Ökologisch abbaubarer Stromlieferant: Wissenschaftler haben eine Batterie entwickelt, die nur aus biologisch abbaubaren Komponenten besteht – ihre Zutaten sind Kohlenstoff, Zellulose, Glycerin und Kochsalz. Der aus vier Schichten bestehende Mini-Kondensator kann mittels 3D-Druck produziert werden, ist robust und bleibt über mehr als tausend Ladezyklen stabil, wie die Forscher berichten. Solche Bio-Batterien könnten künftig Strom für Sensoren und andere elektronische Kleinstgeräte liefern.
Bisher sind Lithium-Ionen-Akkus der Goldstandard in der mobilen Stromversorgung. Doch mit dem rasanten Zuwachs an elektronischen Mikrogeräten – vom elektronischen T-Shirt bis zu Sensoren in der Transportlogistik oder in Alltagsobjekten – wird auch der Bedarf an Batterien stark ansteigen. Umso wichtiger ist es, Batterien zu entwickeln, die umwelt- und klimafreundlicher produziert und entsorgt werden können als die auf knappen und teilweise giftigen Rohstoffen basierenden Lithium-Akkus.
Vier Schichten und biobasierte Komponenten
Eine solche Alternative haben nun Forscher um Xavier Aeby von der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa entwickelt. Ihr Ziel war es, eine Batterie zu entwickeln, die mittels 3D-Druck einfach herstellbar ist und nach Ablauf ihrer Nutzungszeit biologisch abgebaut werden kann. Als Methode der Wahl wählten sie dafür den Superkondensator – einen Stromspeicher, der zwar nur zehn Prozent der Energiedichte eines Akkus hat, aber dafür haltbarer ist und eine größere Leistungsdichte besitzt. Er kann daher schneller be- und entladen werden.
Konkret besteht die neue Öko-Batterie aus vier Schichten: einer flexiblen Trägerfolie, einer stromleitenden Schicht, jeweils einer Elektrode und einem Elektrolyten. Chemische Komponenten dieser Bauteile sind Zellulose-Nanofasern und Zellulose-Nanokristallite, Kochsalz, Glycerin und Kohlenstoff in Form von Ruß, Graphit und Aktivkohle, sowie Wasser und zwei Sorten Alkohol um diese Komponenten für den 3D-Druck zu gelatinösen Drucktinten zu verflüssigen.
