Forscher entwickeln Textil, das ein Handy laden kann

Ein Team von chinesischen Wissenschaftler*innen entwickelte eine wiederaufladbare Kalzium-Sauerstoff-Batterie, die sie dann in ein Textil einarbeiteten. Der Prototyp der neuartigen Batterie wurde bereits 700 Mal bei Raumtemperatur ausprobiert, indem er geladen und wieder entladen wurde, berichtet Chemistry World. 

Der neue Batterien-Typ ist doppelt interessant: Einerseits, weil er ohne das Leichtmetall Lithium auskommt, andererseits, weil die Forscher*innen damit ein Textil entwickelt haben, mit dem sich Geräte aufladen lassen. Hinter der Technologie steckt ein Prozess, bei dem spezielle Elektroden und Elektrolytmaterialien kombiniert werden. 

Kalzium als Hoffnungsträger für Batterien

Kalzium ist das Metall, das am zweithäufigsten auf der Erde vorkommt – damit ist es rund 2500 Mal häufiger als Lithium. Batterien aus dem Material könnten künftig günstigere und energiedichtere Alternativen zu Lithium-Ionen-Batterien darstellen. Allerdings verursacht der größere Atomradius und die höhere Ladung von Kalzium einige Probleme, die zunächst noch überwunden werden müssen.

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Bei der Entwicklung ihrer neuen Technologie achteten die Forscher*innen von der Fudan Universität Shanghai insbesondere auf die Wiederaufladbarkeit ihrer Batterie. Normalerweise bilden Kalzium-Sauerstoff-Batterien an der Kathode ein Oxid (Calciumoxid), das sich bei normalen Betriebstemperaturen nur langsam zersetzt. 

So wird verhindert, dass Kalziumionen eingefangen werden – wodurch die Wiederaufladefähigkeit der Batterie stark reduziert wird. Die chinesischen Forscher*innen versuchten diesem Problem mit einer Kombination von Elektrolyten und speziell ausgerichteten Schichten aus Kohlenstoff-Nanoröhren beizukommen. Wird ihre Batterie aufgeladen, zersetzt sich das Oxid leichter und die Batterie kann länger betrieben werden. 

Fadenförmige Batterie

Nachdem die chinesischen Forscher*innen das Kalzium-Problem gelöst hatten, konzentrierten sie sich auf die Entwicklung des Textils. Dazu beschichteten sie die Nanoröhrenschichten mit Kalzium und tauchten sie in ein Elektrolyten-Gel. Dann umhüllten sie die gesamte Batterie-Einheit mit einer Kohlenstoff-Nanoröhren-Hülle und schufen so eine flexible, fadenartige Batterie. 

Diese Fasern wurden dann mit regulären Textilfasern verwoben. Daraus entstanden Textilien, mit denen sich ein Handy aufladen lässt. Beim Prototyp aus China geht es darum, zu zeigen, was mit einer solchen Batterie möglich ist. Von einem kommerziellen Einsatz sei man allerdings noch weit entfernt. Bis die neue Technologie dafür bereit ist, könnten noch Jahrzehnte vergehen.