Batterien aus dem Drucker
Lange galten Batterien als sperrig und schwer. Ganz anders eine neuartige Batterie: Sie ist dünn und leichter als ein Gramm. Und: Sie lässt sich kostengünstig herstellen - in einem Druckverfahren
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Am Institut für Print- und Medientechnik der TU Chemnitz zeigt Nicole Naumann ein gedrucktes Batteriemodul. Diese dünnen und flexiblen Batterein dienen der Energieversorgung kleiner elektronischer Bauelemente wie Chips und Karten. Auch der Einsatz in der Medizintechnik, wie z.B. die Überwachung von Körperfunktionen oder die Verabreichung von medizinischen Pflastern für die Verabreichung von Medikamenten durch die Haut, könnte künftig mit den hauchdünnen Batterien erfolgen. Foto: TU Chemnitz/Wolfgang Thieme |
Musste man früher wegen jeder Überweisung und jedem Kontoauszug zur Bank sausen, lassen sich Bankgeschäfte heute bequem von zu Hause erledigen. Doch wo ist nur wieder der Zettel mit den Transaktionsnummern, kurz TANs? Künftig könnte einem die Suche nach der Nummer erspart bleiben: Ein Druck auf die EC-Karte, und ein kleines darin integriertes Display zeigt die zu verwendende TAN-Nummer an. Nur noch abtippen, und los geht´s. Basis für dieses Szenario: eine druckbare Batterie, die sich im großen Maßstab kostengünstig herstellen lässt. Entwickelt hat sie ein Forscherteam um Prof. Dr. Reinhard Baumann, Leiter der Abteilung Printed Functionalities der Fraunhofer-Einrichtung für Elektronische Nanosysteme ENAS in Chemnitz und Inhaber der Professur Digitale Drucktechnologie und Bebilderungstechnik am Institut für Print- und Medientechnik der Technischen Universität Chemnitz. "Gemeinsames Ziel der Kollegen des ENAS, der TU und der Menippos GmbH in Chemnitz ist es, die Batterien bei entsprechender Massenproduktion zu einem Preis im einstelligen Centbereich herstellen zu können", sagt Dr. Andreas Willert, Gruppenleiter am ENAS.
Die Eigenschaften der Batterie unterscheiden sich erheblich von denen herkömmlicher: Die druckbare Variante bringt weniger als ein Gramm auf die Waage, ist nicht mal einen Millimeter dick und lässt sich daher beispielsweise in Scheckkarten integrieren. Die Batterie enthält kein Quecksilber und ist damit umweltverträglich. Ihre elektrische Spannung liegt mit 1.5 Volt im normalen Bereich. Schaltet man mehrere Batterien hintereinander, lassen sich auch Spannungen von 3 Volt, 4.5 Volt und 6 Volt realisieren. Aufgebaut ist die neuartige Batterie aus verschiedenen Schichten: unter anderem einer Anode aus Zink und einer Kathode aus Mangan. Zink und Mangan reagieren miteinander und produzieren Strom. Die Anoden- und die Kathodenschicht verbrauchen sich durch diesen chemischen Prozess jedoch allmählich. Die Batterie ist daher für Einsätze gedacht, die eine begrenzte Lebensdauer oder begrenzten Strombedarf haben - etwa Grußkarten.
Gedruckt werden die Batterien im Siebdruck-Verfahren, ähnlich wie bei T-Shirts und Schildern. Dabei presst eine Art Gummilippe die Druckpaste durch ein Maschennetz auf das Substrat. Eine Schablone deckt die Stellen ab, die nicht bedruckt werden sollen. Mit diesem Verfahren lassen sich verhältnismäßig große Mengen Druckpaste aufbringen - die einzelnen Schichten sind etwas dicker als ein Haar. Im Labormaßstab haben die Forscher die Batterie bereits hergestellt. Ende des Jahres könnten die ersten Produkte realisiert sein.
Weitere Informationen erteilen Prof. Dr. Reinhard R. Baumann, E-Mail reinhard.baumann@mb.tu-chemnitz.de, Telefon: 0371 531-23620, und Dr. Andreas Willert, Telefon 0371 531-32109, E-Mail andreas.willert@enas.fraunhofer.de.
(Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft, Dr. Janine Drexler)
Mario Steinebach
02.07.2009
