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Druckbare Dünnfilmbatterien könnten Durchbruch für Elektromobilität bringen - Reichweiten bis 500 km

11.11.14

Vor wenigen Wochen gab das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) einen Weltrekord bekannt: Wissenschaftlern des KIT war es gelungen, die Herstellungs-Geschwindigkeit von Elektrodenfolien mit absatzweiser Beschichtung zu verdreifachen – auf 100 Meter pro Minute (vgl. News 10/2014). Noch kommen die meisten Dünnfilmspeicher in Mikroelektronik-Geräten zur Anwendung. Doch die Nano-Technologie eignet sich für verschiedene Zellchemien und Superkondensatoren und lässt sich offenbar hochskalieren. Dadurch wird sie auch für Elektroautos und Großspeicher interessant. Bis 2017 sollen gedruckte Dünnfilmspeicher bereits einen globalen Umsatz von 1,2 Mrd. US-Dollar erreichen, prognostiziert Markets and Markets.

Die jüngste Meldung kommt von der australischen Queensland-Universität: Dort wurde ein neuartiger Superkapazitator aus Graphen und Karbon entwickelt  - eine Art Dünnschicht-Sandwich aus zwei Elektroden mit einer Elektrolytfolie in der Mitte. Die Folie kann in die Karosserie eines Elektroautos integriert werden und mit einer einzigen Ladung genug Energie für 500 km Reichweite speichern. Die Energiedichte liegt laut den Forschern bei 250–450 kW kg−1.

Bereits 2009 präsentierte ein Team aus Forschern des Fraunhofer-Instituts für Elektronische Nanosysteme ENAS in Chemnitz, der TU Chemnitz und der Menippos GmbH eine gedruckte 6 Volt-Batterie.  2013 beschrieben Forscher der Harvard-Universität eine stecknadelkopfgrosse, gedruckte 3D-Mikrobatterie, die auf Lithium-Oxid-Tinte basierte. Verschiedene Startups bieten bereits druckbare Dünnfilmbatterien an: Imprint Energy aus Kalifornien bietet angeblich eine Technologie, mit der man Batterien in jeder Grösse auf handelsüblichen 3-D-Druckern herstellen kann. Das Graphen 3 D Lab plant, ein komplettes System anzubieten, mit dem an beliebigen Orten Graphen-Superkapazitatoren in beliebiger Grösse ausgedruckt werden können. Italienische Forscher der Universitäten Rom, Genua, Pisa und Messina haben unterdessen eine Graphen-Batterie entwickelt, die in Form von Tinte mit Nanopartikeln aufgebracht wird (vgl. News 11/2014).