Amerikanische Wissenschaftler haben eine Batterie aus Papier entwickelt: Die Stromquelle besteht zu mehr als neunzig Prozent aus Zellulose und lässt sich falten oder knicken wie normales Papier. Seine elektrischen Eigenschaften verdankt das Material eingearbeiteten Kohlenstoffnanoröhrchen und flüssigen Salzen. Auch konnten die Wissenschaftler in das Papier extrem leistungsfähige Kondensatoren integrieren, die elektrische Energie effizient speichern können.
Das neue Material ist nicht nur dünn wie Papier, sondern ähnelt diesem dank des hohen Zelluloseanteils auch vom Griff und der Formbarkeit her. So kann es gerollt, gebogen, gefaltet oder geschnitten werden, ohne seine Funktion einzubüßen. Die in einer Ebene in die Zellulose eingebetteten Kohlenstoffnanoröhrchen färben das Papier tiefschwarz. In der Zelluloseschicht enthalten ist zudem eine sogenannte ionische Flüssigkeit, ein flüssiges Salz, das selbst bei Minusgraden nicht fest wird. Diese Verbindung dient als Elektrolyt und lässt eine elektrische Spannung zwischen den Kohlenstoffnanoröhren auf der einen Seite und einer Lithium-Elektrode auf der anderen Seite entstehen. So kann das Papier als hauchdünne Stromquelle dienen.
Die Forscher testeten jedoch auch Materialien wie Blut, Schweiß oder Urin als Elektrolyten. Die hauchdünne Batterie eigne sich daher auch für medizinische Geräte wie Herzschrittmacher oder implantierte kleine Messgeräte, erklären die Forscher. Denkbar sei auch ein Einsatz im größeren Format, beispielsweise für tragbare Kleincomputer oder in Autos und Flugzeugen.
Mit einem ähnlichen Produktionsverfahren gelang den Forschern zudem die Herstellung sogenannter Supercaps. Diese sehr leistungsfähigen Kondensatoren können elektrische Energie nahezu ohne Verluste speichern und bei Bedarf wieder abgeben. In den papierdünnen Supercaps kommt nicht eine Schicht Kohlenstoffnanoröhrchen zum Einsatz, sondern gleich zwei davon. Laut der Forscher lassen sich die Supercaps auch in Kombination mit der Papierbatterie herstellen und könnten so als vielseitige Stromquelle dienen, die sowohl langfristig Energie liefern als auch kurzfristig größere Mengen Strom zur Verfügung stellen kann.
Wann aus der Entwicklung die ersten marktfähigen Produkte entstehen werden, ist noch offen. Die eingesetzten Materialien seien zwar billig, erklären die Forscher, doch sei es noch nicht gelungen, ein günstiges Produktionsverfahren zu entwickeln. Ziel der Entwickler ist es, die elektrisch aktiven Elemente auf das Papier zu drucken wie beim Druck einer Zeitung.
Victor Pushparaj (Rensselaer Polytechnic Institute, Troy) et al.: PNAS, Online-Vorabveröffentlichung, DOI: 10.1073/pnas.0706508104 ddp/wissenschaft.de ? Ulrich Dewald
