Batterie im Mikrometermaßstab

  • 22. October 2003

Batterie im Mikrometermaßstab

Immer mehr winzige Getriebe, Motoren und Aktuatoren entspringen den Laboren für Mikro- und Nanosystemtechnik. Für ihren Antrieb nutzen die Forscher piezoelektrische Elemente oder denken an einen Nachbau komplexer, biologischer Mechanismen in Zellen, wie beispielsweise die Umsetzung von Adenosintriphosphat in mechanische Bewegung. Amerikanische Forscher der University of Tulsa in Oklahoma präsentierten nun eine neue, mikroskopische Energiequelle: eine Mikrobatterie im gleichen Maßstab wie die weltkleinsten Maschinen selbst.

Im Prinzip funktioniert der Stromspeicher genauso wie eine Autobatterie, doch befinden sich darin keine Bleiplatten, sondern ein wabenförmiges Substrat aus Aluminiumoxid mit winzigen, 200 Nanometer weiten Poren. In diese füllten Christina Dewan und Dale Teeters einen Kunststoff-Elektrolyten aus Polyethylen, versetzt mit Lithiumtriflat (Lithiumtrifluormethansulfonat). Auf diese Elektrolyt-Waben deponierten sie für einen elektrischen Kontakt rund 75 Mikrometer große Grafit-Partikel. Den zweiten Kontakt unter den Poren generierten sie mit einem Gel aus Vanadiumoxid, angereichert mit rund 35 Prozent Kohlenstoff-Nanoröhrchen.

Da konventionelle Drähte für den Stromanschluss der Mikrobatterie zu groß wären, kontaktierten sie die Elektroden mit den Spitzen eines Atomkraftmikroskops. Mehrere Lade- und Entladungszyklen konnten sie so erfolgreich mit dieser elektrochemischen Zelle durchführen. Allerdings erreichten sie nur eine Kapazität von maximal 18 Milliamperestunden pro Gramm (mAh/g), doch für mikromechani­sche Antriebe soll dies nach Aussage von Teeters ausreichen. In Hoffnung auf eine baldige technische Anwendung sicherten sich die Forscher ein Patent auf diese erste Mikrobatterie.

Jan Oliver Löfken

Quelle: Physik Journal, November 2003, S. 16

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  • 30. November 2017

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