Akkus der Zukunft: Strom in einem Stück Papier

Herstellung ähnlich wie ein Druckprozess. Forscher des Rensselaer Polytechnic Instituts in den USA haben einen neuen Energiespeicher entwickelt, der auf den ersten Blick leicht mit einem Stück schwarzen Papiers zu verwechseln ist. Der "Nano-Akku" ist nicht nur leicht und extrem dünn, sondern auch flexibel und könnte so ganz neue Gerätedesigns ermöglichen.

15. August 2007 um 08:34 Uhr / Andreas Donath

Die Papier-Akkus könnten beispielsweise in implantierbaren medizinischen Geräten eingebaut oder auch viel besser als bislang in Fahrzeugen untergebracht werden. Die Akkus arbeiten bis zu Temperaturen von 150 Grad Celsius und bis minus 70 Grad und können auch wie Papier bedruckt werden. Eine weitere Hülle benötigen die Akkus nicht, deshalb könnten sie auch in kleinste Nischen verlegt werden.

Die Energiespeicher haben noch einen anderen Vorteil: Sie können nicht nur als Hochleistungsakku, sondern auch als Kondensator arbeiten - in den meisten elektrischen Systemen sind dies bislang zwei Komponenten. Die aber wohl erstaunlichste Fähigkeit ist, dass sie selbst ohne Abkapselung im menschlichen Blut genutzt werden können.

Die Nähe zu Papier ist kein Zufall: Mehr als 90 Prozent der Nanoakkus bestehen aus Zellulose. Die Rensselaer-Forscher durchtränkten dieses Papier mit ausgerichteten Carbon-Nanotubes, die für die schwarze Farbe verantwortlich sind. Die Nanotubes agieren als Elektroden und erlauben dem Design, leitfähig zu sein. Das Elektrolyt ist ins Papier eingezogen. Die Energieabgabe kann langsam und relativ gleichmäßig über einen langen Zeitraum geschehen wie bei einem Akku oder blitzartig wie bei einem Kondensator.

Die Papierakkus können gerollt, verdreht, gefaltet oder in beliebige Formen geschnitten werden, ohne ihre Effizienz oder mechanische Integrität zu verlieren. Die Nanopapiere lassen sich wie auch ihre weißen Artgenossen stapeln, um die Gesamtkapazität zu erhöhen.

Die Forscher nutzten als Elektrolyt eine ionische Flüssigkeit, letztlich ein flüssiges Salz, das vornehmlich Ionen enthält. Die Flüssigkeit enthält kein Wasser. Die Batterie kann im angegebenen Temperaturbereich deshalb weder einfrieren noch können Teile davon verdunsten.

Die Bestandteile der Batterien sind nicht teuer, doch hat das Forscherteam bislang noch keine Massenproduktionsmöglichkeiten entwickelt. Das Ziel sind Maschinen, die die Papierakkus herstellen, wie ganz gewöhnliches Zeitungspapier bedruckt wird. Ein Patentantrag wurde bereits eingereicht. Nun arbeitet man an der Effizienzsteigerung der Akkus und der Entwicklung von Fertigungstechniken.

Elektrische Basisdaten der Papp-Akkus wurde noch nicht bekannt. Auch wie es sich mit der Haltbarkeit der Akkus verhält oder wann erste Anwendungen in der Praxis erwartet werden, wurde noch nicht mitgeteilt.