Forschung Akkus aus dem 3D-Drucker

Forscher haben einen sandkorngroßen Lithium-Ionen-Akku mit einem 3D-Drucker hergestellt. Damit wurde diese Technik nach Angaben der Forscher erstmals für die Fertigung eines Akku verwendet.

Der 3D-Drucker hat es zuletzt häufiger in die Schlagzeilen geschafft, zuletzt weil ein Student eine funktionstüchtige Waffe damit herstellen konnte. Forscher aus den USA und Südkorea haben nun eine wesentlich sinnvollere Anwendung gefunden. Mit einem speziell für diesen Zweck konstruierten 3D-Drucker haben sie einen Mini-Akku hergestellt, der in etwa so groß wie ein Sandkorn ist.

Dabei wurden die Elektroden schichtweise aufgetragen. Die »Drucktinte« besteht aus zwei Pasten, die wiederum über eine 30 µm große Düse aufgetragen werden und sofort nach dem Drucken aushärten. Die Paste der Anode besteht dabei aus einem Lithiumtitanat-Gemisch, die Kathode aus Lithiumeisenphosphat. Diese beiden Pasten wurden auf einen Goldkontakt aufgebracht, der offensichtlich als Stromkollektor verwendet wird. Danach kam ein kleines Gehäuses um die so gedruckten Elektroden und wurde mit einem Elektrolyt aufgefüllt.

US-Medien zufolge wiegt der Akku weniger als 100 µg und kann eine Leistung 2,7 mW pro cm² seiner Fläche abgeben.

Über die anschließend gemessenen Funktionswerte zeigten sich die Forscher recht optimistisch. In Bezug auf Lade- und Entladerate, Energiedichte und Anzahle der Ladezyklen hätte der Akku angeblich ähnliche Werte erreicht, wie aktuell verfügbare Akkus.

Anwendungsmöglichkeiten sehen die Forscher vor allem in extrem miniaturisierten Systemen, bei denen es bisher kaum geeignete Energiequellen gibt wie etwa medizinische Implantate, kleine Kameras für Datenbrillen oder für insektenähnliche Flugroboter.

Der 3D-Druck hat aber einen gewaltigen Nachteil: er braucht viel Zeit. Für eine massenhafte Fertigung solcher Akkus, bei der hohe Stückzahlen gefordert sind, dürfte sich der 3D-Drucker also vorerst nicht eignen. Die Anwendungen solcher Akkus werden sich auf absehbare Zeit also auf Spezialanfertigungen mit sehr niedrigen Stückzahlen beschränken.

An dem Forschungsprojekt waren Mitarbeiter verschiedener Institute und Uiversitäten beteiligt wie etwa von der Uni Illinois und Harvard.