Grundlagenforschung aus der Schweiz Aus Papier und zum Wegwerfen: Völlig neue Batterie-Art entwickelt

Sie könnte die Welt des Stromspeicherns im Kleinen revolutionieren: eine neuartige Batterie, die Schweizer Forschende erdacht haben. Denn sie besteht aus Papier, wird mit Wasser aktiviert und ist leicht entsorgbar.

Die Zwei-Zellen-Batterie aus Papier mit dem aufgedruckten Namen der Forschungseinrichtung, die sie entwickelt hat. Die Batterie versorgt eine Digitaluhr mit Energie.
Die Zwei-Zellen-Batterie aus Papier mit dem aufgedruckten Namen der Forschungseinrichtung, die sie entwickelt hat. Die Batterie versorgt eine Digitaluhr mit Energie. Bildrechte: Alexandre Poulin

Die Wissenschaftler von der Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA) stellten ihr Projekt dabei in einer sogenannten Proof-of-principle-Studie vor, in der erst einmal die prinzipielle Machbarkeit einer Entwicklung belegt wird. Doch was darin steht, klingt sehr vielversprechend: die neue Batterie-Sorte ist viel umweltverträglicher als die bisher genutzten und kann dazu über einen Zeitraum von mindestens einer Stunde konstant 1,2 Volt abgeben – fast so viel wie herkömmliche AA-Alkaline-Batterien (1,5 Volt). Genutzt werden könnte die Papier-Batterie in vielen tragbaren Elektronik-Geräten, die keine übermäßig große Energiezufuhr benötigen, wie etwa Lauftracker, Umweltsensoren oder kleine medizinische Apparate.

Zinkanteil soll in Zukunft noch verringert werden

Der Stromspeicher besteht aus einem kleinen Streifen Papier, auf dem spezielle Arten von Tinte aufgetragen sind. Dazu wurde Kochsalz auf dem Streifen verteilt und das kürzere Ende in Wachs getaucht. Eine Art der Tinte beinhaltet Graphitflocken, die als Kathode, also negatives Ende der Batterie dienen. Als positives Ende (Anode) fungiert eine andere Tinte, die Zinkpulver enthält. Eine dritte Tinte verbindet das positive und negative Ende mit zwei Drähten, die am gewachsten Ende angebracht sind.

Wenn nun Wasser aufgebracht wird, löst sich das Salz auf dem Papier auf und gibt Ionen frei, die wiederum die Batterie aktivieren, indem sie sich verteilen und am negativen Ende Elektronen freisetzen. Sobald die Drähte an ein elektronisches Gerät angeschlossen werden, schließt sich der Kreislauf und die Elektronen können vom negativen zum positiven Ende gelangen und schließlich an den Sauerstoff der umgebenden Luft übertragen werden.

Dabei ist die neuartige Batterie durch die Verwendung von Papier und Zink biologisch viel besser abbaubar als etwa Lithium-Ionen-Akkus. In Zukunft könnte die Umweltverträglichkeit noch durch eine Verringerung des Zinkanteils gesteigert werden, woran die Forschenden gerade arbeiten. So oder so dürfte es noch eine ganze Weile dauern, bis dieser Batterievariante Marktreife erlangt.

Links/Studien

Die Studie Nyström et al.: "Water activated disposable paper battery" ist am 28.07.2022 im Fachjournal "Scientific Reports" erschienen.

cdi

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