Isra-Mart srl:Gedruckte Akkus: Einsatz für Smart-Cards, Smart Objects oder für aktive RFID-Transponder denkbar

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Die Hochschule der Medien (HdM) in Stuttgart arbeitet gemeinsam mit der VARTA Microbattery GmbH, Ellwangen, und der etifix GmbH, Grafenberg, an einem gedruckten Akku. Mit diesen wieder aufladbaren, im Siebdruck hergestellten Batterien leisten die Hochschule und ihre Kooperationspartner Pionierarbeit.

„Das, was unsere Batterie im Vergleich zu den derzeit am Markt befindlichen Produkten einmalig macht, ist, dass sie eine Sekundärzelle, also ein Akkumulator ist und auch nach dem hundertsten Aufladevorgang noch keine Ermüdungserscheinung zeigt", erklärt Michael Wendler, der das Projekt auf der Seite der Hochschule mit Professor Dr. Gunter Hübner betreut. „In diesem Zusammenhang gab es bereits zwei Patentanmeldungen. Darüber hinaus ist der Akku durch seine Herstellungs- und Materialkosten von wenigen Cents, seine geringe Größe und flexibel gestaltbare Form ideal für die Serienproduktion. Auch verwenden wir, anders als andere Anbieter von gedruckten Batterien, keine Schwermetalle wie Cadmium oder Quecksilber, sondern Nickel-Metallhydrid, also umweltverträglichere Rohstoffe", so Wendler weiter.

Der NiMH-Akku besteht aus insgesamt sechs Schichten, die zwischen zwei Foliensubstraten ähnlich einem Ravioli luftdicht eingeschlossen sind: Elektroden, Ableiter, eine Separatorschicht sowie Klebstoff, der die Schichten zusammenhält. Die Foliensubstrate müssen eine hohe Dichtigkeit gegenüber Wasserdampfdiffusion aufweisen, und daher wird hierfür ein Barrierematerial eingesetzt, welches oft auch Coffee-Bag-Folie genannt wird. Die Trägerfolien, die für das spätere Applizieren leicht zu (Klebe-) Etiketten verarbeitet werden können, kommen von der etifix GmbH. Die für die Herstellung benötigten verdruckbaren Elektrodenpasten wurden an der HdM in Zusammenarbeit mit VARTA entwickelt. Der fertige Akku ist extrem flach (max. 600 µm) und nicht viel größer als eine Briefmarke. Dabei kann er, dank der überaus flexiblen Drucktechnik, in allen denkbaren Formen erzeugt werden. Seine Leistung kann durch die unterschiedliche Dicke der gedruckten Schichten und deren Fläche individuell beeinflusst werden.

„Unsere gedruckten Akkus verhalten sich wie konventionelle Akkus. Eine einzelne NiMH-Akkuzelle liefert eine Spannung von 1,2 Volt. Dank der Drucktechnik lässt sich spielend leicht eine Reihenschaltung realisieren, um so die Spannung in Vielfachen von 1,2 Volt zu erhöhen. Die Lebensdauer eines solchen Akkus ist vergleichbar mit der vom konventionellen AA-Typ bzw. Mignon-Zellen. In einem Dauertest von etwa 3.000 Stunden wurden gedruckte Akkus weit über hundert Mal be- und entladen", erläutert Wendler. Die Kapazität einer Einzelzelle in den Abmessungen 40 x 40 mm beträgt etwa 100 mAh.

Neuartige Anwendungen sind im Rahmen von Smart-Cards, Smart Objects oder bei aktiven RFID-Transpondern denkbar. In Kombination mit Displays gibt es unzählige Einsatzmöglichkeiten. Das Aufladen ist beim Einschieben in Lesegeräte oder über Solarzellen denkbar. Der flexible Akku als Energiespeicher in funktionaler, mit flexibler Solarzelle bestückter Kleidung sorgt für die Energie zum Betreiben von Beleuchtungen, Sensoren und Überwachungsfunktionen, auch wenn die Sonne einmal nicht scheint.