Forscher entwickelt Polymer-Gel für flexible Akkus

Ian Ward, Professor für Physik an der britischen University of Leeds, hat ein Polymer-Gelee entwickelt, das flexible Lithium-Ionen-Batterien ermöglicht. Sie bestehen aus weniger Komponenten als ihre Vorgänger und lassen sich in einem kostengünstigen, voll automatisierten Verfahren herstellen, wie die Universität mitteilt.

Das Design verzichtet auf eine Separatorkomponente, die in traditionellen zellbasierten Lithium-Ionen-Akkus eingesetzt wird. Zudem lassen sich flexible Batterie-„Bögen“ produzieren, bei einer Rate von 10 Metern pro Sekunde. So hergestellte Akkus könnten „geformt und gefaltet werden, um sich den geometrischen Gegebenheiten nahezu jeden Geräts anzupassen“, heißt es vonseiten der Universität.

„Das Polymer-Gel sieht aus wie ein fester Film, aber es enthält in Wahrheit rund 70 Prozent flüssige Elektrolyte“, erklärt Ward. „Es wird nach demselben Prinzip hergestellt wie Gelee: Man mengt ‚Gelatine‘ eine Menge Wasser bei – in diesem Fall Elekrolyte einem Polymer. Wenn es abkühlt, härtet es zu einer soliden, aber flexiblen Masse aus.“ Batterien, die das Design nutzen, werden Ward zufolge sicherer und stoßfester sein als jene, die auf dem Separator-Design basieren.

Ward geht davon aus, dass das neue Material die flüssigen Elektrolyte ersetzen könnte, die derzeit in wiederaufladbaren Lithiumzellen zum Einsatz kommen. Er hat die Technologie an das US-Unternehmen Polystor Energy lizenziert, das Versuchsreihen für den Einsatz in Mobilgeräten durchführt.

„Sicherheit ist von höchster Wichtigkeit, wenn es um Lithium-Batterien geht. Konventionelle Batterien nutzen Elektrolyte, die auf organischen Flüssigkeiten basieren; das ist es, was brennt, wenn Lithium-Batterien Feuer fangen“, erklärte Peter Bruce von der University of St. Andrews gegenüber der BBC. Flüssige Elektrolyte durch ein Polymer oder Gel zu ersetzen, sollte die Sicherheit erhöhen und zu einer Festkörperzelle führen.“

Schon im November 2009 hatten Wissenschaftler der TU Graz ein Silizium-Gel für bessere Lithium-Ionen-Akkus angekündigt. Das Material zog sich aber zusammen und dehnte sich aus, wenn sich die Ionen bewegten. Aufgrunddessen war ein Puffer aus Graphit vonnöten. Die Forschung wurde als Teil des Projekts NanoPoliBat von der EU mitfinanziert.

Hersteller haben immer wieder mit defekten Akkus zu kämpfen. 2009 hatte HP 70.000 Laptops zurückrufen müssen; 2010 waren es weitere 54.000 Stück. Ende Mai kamen noch einmal 162.000 Geräte dazu. Auch andere Hersteller stehen vor demselben Problem: So hatten allein 2009 Asus, Fujitsu, Lenovo und Packard Bell Notebook-Batterien wegen Überhitzungsgefahr zurückgerufen.