Druckbare, kostengünstige Batterien im Scheckkartenformat

Lange galten Batterien als sperrig und schwer. Ganz anders eine neuartige Batterie: Sie ist dünner als einen Millimeter und leichter als ein Gramm. Und: Sie lässt sich kostengünstig herstellen – in einem Druckverfahren.

Musste man früher wegen jeder Überweisung und jedem Kontoauszug zur Bank sausen, lassen sich Bankgeschäfte heute bequem von zu Hause erledigen. Doch wo ist nur wieder der Zettel mit den Transaktionsnummern, kurz TANs? Künftig könnte einem die Suche nach der Nummer erspart bleiben: Ein Druck auf die EC-Karte, und ein kleines darin integriertes Display zeigt die zu verwendende TAN-Nummer an. Nur noch abtippen, und los geht’s. Basis für dieses Szenario: eine druckbare Batterie, die sich im großen Maßstab kostengünstig herstellen lässt. Entwickelt hat sie ein Forscherteam um Reinhard Baumann der Fraunhofer-Einrichtung für Elektronische Nanosysteme ENAS in Chemnitz gemeinsam mit Kollegen der TU Chemnitz und der Menippos GmbH. "Unser Ziel ist es, die Batterien bei entsprechender Massenproduktion zu einem Preis im einstelligen Centbereich herstellen zu können", sagt Andreas Willert, Gruppenleiter am ENAS.

Abb.: Die druckbare Batterie bringt weniger als ein Gramm auf die Waage, ist nicht mal einen Millimeter dick und lässt sich daher beispielsweise in Scheckkarten integrieren. (Bild: Fraunhofer-Gesellschaft)

Die Eigenschaften der Batterie unterscheiden sich erheblich von denen herkömmlicher: Die druckbare Variante bringt weniger als ein Gramm auf die Waage, ist nicht mal einen Millimeter dick und lässt sich daher beispielsweise in Scheckkarten integrieren. Die Batterie enthält kein Quecksilber und ist damit umweltverträglich. Ihre elektrische Spannung liegt mit 1.5 Volt im normalen Bereich. Schaltet man mehrere Batterien hintereinander, lassen sich auch Spannungen von 3 Volt, 4.5 Volt und 6 Volt realisieren. Aufgebaut ist die neuartige Batterie aus verschiedenen Schichten: unter anderem einer Anode aus Zink und einer Kathode aus Mangan. Zink und Mangan reagieren miteinander und produzieren Strom. Die Anoden- und die Kathodenschicht verbrauchen sich durch diesen chemischen Prozess jedoch allmählich. Die Batterie ist daher für Einsätze gedacht, die eine begrenzte Lebensdauer oder begrenzten Strombedarf haben – etwa Grußkarten.

Gedruckt werden die Batterien im Siebdruck-Verfahren, ähnlich wie bei T-Shirts und Schildern. Dabei presst eine Art Gummilippe die Druckpaste durch ein Maschennetz auf das Substrat. Eine Schablone deckt die Stellen ab, die nicht bedruckt werden sollen. Mit diesem Verfahren lassen sich verhältnismäßig große Mengen Druckpaste aufbringen – die einzelnen Schichten sind etwas dicker als ein Haar. Im Labormaßstab haben die Forscher die Batterie bereits hergestellt. Ende des Jahres könnten die ersten Produkte realisiert sein.

Weitere Infos:

• Fraunhofer-Einrichtung für Elektronische Nanosysteme
  http://www.enas.fraunhofer.de/

KP