Aerogel: Starke Batterie aus Zellulose

Forscher haben eine leistungsstarke Batterie aus Zellulose entwickelt. Diese lässt sich sogar verformen, ohne dabei kaputt zu gehen. Eine spezielle Tinte macht die Zellulose leitfähig.

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Das Material ähnelt dem Schaumstoff einer Matratze, auch wenn es etwas härter, leichter und poröser ist. (Foto: Max Hamedi and Wallenberg Wood Science Center)

Das Material ähnelt dem Schaumstoff einer Matratze, auch wenn es etwas härter, leichter und poröser ist. (Foto: Max Hamedi and Wallenberg Wood Science Center)

Im Zuge der Forschungen zur Elektromobilität sind es vor allem die Akkus, die die Nutzung der Fahrzeuge einschränken. Nach und nach wird aber auch auf diesem Gebiet mehr geforscht. Ein Team aus Wissenschaftlern des KTH Royal Institute of Technology hat einen Akku entwickelt, der eine deutlich längere Laufzeit haben soll und zudem umweltfreundlicher ist.

Die Basis für den Akku ist Zellulose. Dafür entwickelten die Wissenschaftler in Zusammenarbeit mit der Stanford University das so genannte Aerogel. Dieses wird aus Zellulose, also Holz, hergestellt. Dafür wird die Zellulose zunächst rund eine Million Mal dünner gemacht als sie es anfangs ist, eine Nanozellulose entsteht. Mit einer Trockeneisbehandlung wird dieser dann die Feuchtigkeit entzogen. Die Materie wird später in einem speziellen Verfahren stabilisiert. Anschließend behandelten die Wissenschaftler das Aerogel mit einer speziellen Tinte. Diese kann Strom leiten und erzeugt im Gel Leitfähigkeit.

Um sich vorzustellen, aus wie vielen dünnen Schichten die Batterie besteht, greifen die Wissenschaftler zum Bild von zwei Lungenflügeln. Würde man diese mit all ihren Verästelungen ausbreiten, ließe sich ein Fußballfeld damit bedecken. Ähnlich sei es schon mit nur einem Kubikdezimeter des Batteriematerials. Die einzelnen Schichten sind hauchdünn und würde man die Schichten, die sich in einem Kubikdezimeter befinden, nebeneinander ausbreiten, käme man zu einem ähnlichen Ergebnis wie mit den Lungenflügen.

„Das Resultat ist ein Material, das zugleich stark und weich ist“, sagte der Projektleiter Max Hamedi. „Das Material ähnelt dem Schaumstoff einer Matratze, auch wenn es etwas härter, leichter und poröser ist.“ Zerbrechen tut es allerdings nicht. Der Zellulose-Akku kann den Forschern zufolge auch sehr schnell ge- und entladen werden, speichert mehr Energie als herkömmliche Akkus seiner Größe und hält einer Kompression von 75 Prozent stand. „Es ist möglich, unglaubliche Materialien aus Bäumen und Zellulose zu schaffen“, sagt Max Hamedi. Einen ähnlichen Versuch hatten Wissenschaftler der University of Maryland schon einmal unternommen.

Außergewöhnlich ist der Akku aber auch aufgrund seiner 3D-Struktur. „Das Konzept einer Batterie in einer dreidimensionalen Architektur wurde seit über zehn Jahren versucht“, heißt es in der Veröffentlichung der Wissenschaftler. „Es gibt Grenzen, wie dünn eine Batterie sein kann, aber das ist in 3D weniger relevant“, sagt Hamedi. „Wir sind nicht mehr auf zwei Dimensionen beschränkt, wir können in drei Dimensionen bauen, so dass wir mehr Elektronik in einem kleineren Raum einpassen können.“

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