Elektronenfutter für die Kleinen

Kleinere und leistungsfähigere mobile Elektrogeräte verlangen nach ebensolchen Stromspeichern. Flexible und wiederaufladbare Folienbatterien hoher Kapazität präsentieren Forscher mehrerer Fraunhofer-Institute auf der diesjährigen „Productronica“ in München.

Mobile elektrische Geräte benötigen mobilen Strom. Je kleiner und leistungsfähiger die Sender, Speicher und Empfänger der Informations- und Medizintechnik werden, desto dünnere, leichtere und flexiblere Elektronenspeicher benötigen Hersteller dieser Branchen für ihre Produkte. Eine Lösung sind wiederaufladbare Folienbatterien auf Lithium-Polymer-Basis, die von fünf Fraunhofer-Instituten des Verbunds Mikroelektronik VµE entwickelt werden. Dazu gehören speziell entwickelte Low-Power Bauteile und ein Management der Batterie: Elektronik überwacht das Laden und Entladen und ermittelt ihre jeweilige Kapazität.

„Für das flache Speichermedium SmartCard sind flexible, nur ein zehntel Millimeter dünne Folienbatterien keine Utopie mehr“, veranschaulicht Dr. Jochen Schulz vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC den Trend zur Miniaturisierung. „Entsprechend gering wird der Abstand der beiden Elektroden und dies führt zu Problemen: Bei den angestrebten hohen Stromdichten – der Leistung also – erwärmt sich ein flüssiger Elektrolyt beim Be- und Entladen. Dies kann dazu führen, dass der Druck in der Batterie steigt und diese sich aufbläht oder im schlimmsten Fall platzt.“ Um dem vorzubeugen, setzen die Forscher vom ISC organisch modifizierte Keramiken ein. Das molekulare Netzwerk dieser patentierten ORMOCER®e führt neben der thermischen zu einer verbesserten mechanischen Stabilität, ohne die die Flexibilität der Folienbatterie nicht zu erreichen ist. Ziel ist, bald ganz auf flüssige Elektrolyte verzichten zu können.

Ein weiteres Problem verringerter Elektrodenabstände wird vom Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT bearbeitet. Denn: Sollten sich die Schichten berühren, käme dies einem Kurzschluss gleich. Hier setzen die Forscher auf ein patentiertes Verfahren, um besonders glatte Kathoden aus Lithium-Cobalt-Oxid zu erzeugen. Neben der Güte der Schicht trägt ihre Porenstruktur wesentlich dazu bei, die Leistung der Folienbatterie zu erhöhen. Die gegenüberliegende Anode schließlich besteht aus Graphit. Sie zu verbessern und weiterzuentwickeln ist die Domäne einer kooperierenden Arbeitsgruppe an der TU Graz.

Die Wissenschaftler des Leitprojekts „Integrierte Energieversorgung“ präsentieren ihre bisher entwickelten Folienbatterien, Erfahrungen und Pläne vom 6. bis 9. November auf der Messe Productronica in München in Halle B6 am Stand 504.

Ansprechpartner:
Dr. Jochen Schulz
Telefon: 09 31/41 00-5 51, Fax: 09 31/41 00-5 59,
E-Mail:schulz@isc.fhg.de