Für Implantate Forscher entwickeln flexiblen Akku auf Kochsalz-Basis

Lithium-Ionen-Akkus stecken in fast allen mobilen elektronischen Geräten, sind aber gefährlich. Deshalb entwickelten Wissenschaftler nun eine Batterie, die sogar im Körper auslaufen darf - und biegsam ist.

Computerillustration einer fächerförmigen Batterie
Guo et al.

Computerillustration einer fächerförmigen Batterie


Die Akkus in Mobiltelefonen sind gefährlich. Wie leicht sie in Flammen aufgehen können, zeigte sich im vergangenen Jahr, als mehrere Exemplare des Galaxy Note 7 von Samsung in Brand geraten waren. Auslöser waren damals Kurzschlüsse, weil die Akkus in ein zu kleines Gehäuse gepresst wurden. Allein der Rückruf kostete das Unternehmen Schätzungen zufolge ein bis zwei Milliarden Dollar. Die Folgekosten inklusive des Imageschadens werden auf mehrere Milliarden beziffert.

Viel gefährlicher sind allerdings mögliche Schäden für die Nutzer. Immer wieder gibt es Berichte von Verbrennungen durch Lithium-Ionen-Batterien, auch bei Geräten anderer Hersteller. Für den Transport in Flugzeugen gelten deshalb bei den meisten Airlines strikte Regeln.

Forscher in China haben jetzt biegbare Batterien entwickelt, die auf normalen Kochsalzlösungen beruhen, wie sie auch bei Infusionen verabreicht werden. Eine andere Methode setzt auf Stoffe, die in Zellkulturen vorkommen. Ihre Erkenntnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift "Chem".

Unflexibles Material

Batterien, die auf Basis von Salz statt Lithium arbeiten, werden bereits beispielsweise für die Speicherung in Photovoltaikanlagen eingesetzt. Jedoch sind diese weder biegsam noch für den Einsatz in Implantaten geeignet.

Besonders bei so genannten Wearables wie Smartwatches oder Fitnessarmbändern ist aber flexibles Material gefragt. Bei der Entwicklung ihrer Lösung orientierten die Wissenschaftler sich an den Sicherheitsanforderungen von Geräten wie Herzschrittmachern.

Die bisher in medizinischen Implantaten genutzten Lithium-Ionen-Akkus seien unbiegsam, um das Auslaufen gefährlicher Chemikalien zu verhindern, sagte der Mitautor der Studie, Yonggang Wang von der Fudan Universität in Shanghai.

Die meisten biegsamen Batterien würden auf entflammbaren Stoffen oder ätzenden Elektrolyten basieren. Damit seien sie ein Risiko für die Sicherheit und für den Körper unverträglich.

Um sich von diesen Konstruktionszwängen zu befreien, haben die Wissenschaftler unter Führung von Wang und Huisheng Peng giftige und entflammbare Materialien durch günstige und umweltverträgliche Natrium-Ionen-Lösungen ersetzt.

Gürtel- und faserförmige Modelle

Durch diese körperverträglichen Stoffe bestehe selbst bei einem möglichen Austritt von Flüssigkeiten nur ein geringeres Risiko. Die freigesetzte Kochsalzlösung ähnele dem Stoff, der bei den meisten intravenösen Behandlungen verabreicht werde, hieß es. Eine andere Lösung enthalte zusätzlich zu Natrium-Ionen noch Aminosäuren, Zucker und Vitamine und ähnele damit der Struktur, die menschliche Zellen umschließt.

Da die Forscher keine Rücksicht mehr auf einen besonders effektiven Auslaufschutz legen mussten, konnten sie zwei Typen von biegsamen Batterien entwickeln. Sie bauten eine gürtelähnliche Version, für die sie eine Folie aus Elektroden auf ein Netz aus Stahldraht auftrugen. Eine andere ist faserförmig aufgebaut. Dafür verankerten sie Nanopartikel aus Elektrodenmaterial um ein Geflecht aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen.

Neben den körperverträglichen Flüssigkeiten als Ersatz für Lithium-Ionen testeten die Forscher ihre Entwürfe auch mit gewöhnlichem Natriumsulfat als Flüssig-Elektrolyt. Diese Variante könnte beispielsweise in Wearables eingesetzt werden. Damit konnten die beiden neuentwickelten Batterietypen die meisten Lithium-Ionen-Batterien in Speicherfähigkeit und Leistung übertreffen, schrieben die Forscher.

Auch wenn die Batterien gefaltet und gebogen wurden, um die Nutzung eines Sensors oder einer Uhr beispielsweise als Armband zu simulieren, hätten diese nichts von ihrer Leistungsfähigkeit eingebüßt, hieß es. Die Speicherkapazität sei lediglich bei den Versionen mit Kochsalz und zellkulturähnlichen Stoffen geringfügig reduziert gewesen. Wahrscheinlich weil sie etwas weniger Natrium-Ionen beinhalteten als die Natriumsulfat-Lösung, vermuten die Forscher.

Ob die Erfindung der chinesischen Wissenschaftler es allerdings in die Massenproduktion schafft, ist unklar. Bisher haben die Forscher mit ihrem Ansatz nur gezeigt, dass eine sichere Batterie für implantierbare Geräte möglich ist.

brt



insgesamt 30 Beiträge
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Seite 1
herm16 10.08.2017
1. ja
und wie ist das bei E-Autos, wenn die so gefährlich sind?
Datenscheich 10.08.2017
2. Flexible Akkus...
...gibt es schon diverse - und ebenso existieren bereits biokompatible Ausführungen. Ich habe diese hier einmal zusammengefaßt: http://www.buch-der-synergie.de/c_neu_html/c_10_03_batterien_r.htm#Urin_Bio_und_Wasserbatterien
rap2 10.08.2017
3. schätze die Informationen
die in dem Buch "Wasser: viel mehr als H2O" von Gerald Pollack stecken werden ein neues Universum bzgl Energie und mehr öffnen. Wenn sie denn mal zur Kenntnis genommen werden. Bzw. zur Kenntnis genommen werden dürfen... Gibt auch ein einführendes Video: https://www.youtube.com/watch?v=7SO55sRzzQo
Gerdd 10.08.2017
4. Und die Energiedichte?
Energiedichte, Ladezyklen, und so weiter - es gäbe noch viel Fragen, die der Artikel hätte behandeln könne, um wirklich nützlich zu sein. Und @1: Ja, die Lithium-Batterien in e-Autos sind auch nicht von ohne ... aber Benzin- oder Wasserstoff-Tanks haben's ja auch in sich ... Und @2: Das Elektrolyt der Wahl für Autos ist - ja, klar - AdBlue, speziell für Diesel-Fahrzeuge geeignet ...
Lord Menial 10.08.2017
5.
Zitat von rap2die in dem Buch "Wasser: viel mehr als H2O" von Gerald Pollack stecken werden ein neues Universum bzgl Energie und mehr öffnen. Wenn sie denn mal zur Kenntnis genommen werden. Bzw. zur Kenntnis genommen werden dürfen... Gibt auch ein einführendes Video: https://www.youtube.com/watch?v=7SO55sRzzQo
Nimm doch einmal Folgendes zur Kenntnis: "Gerald H. Pollack ...... wird zur Glaubhaftmachung von Behauptungen zur Homöopathie und zahlreicher Scharlatanerie- und Wellnessprodukte herangezogen. ... In der Vergangenheit tat sich Gerald Pollack auch als HIV/AIDS-Leugner hervor. Seine Entdeckungen ....stehen im Widerspruch zu Erkenntnissen aus diesen Wissenschaften. " https://www.psiram.com/de/index.php/Gerald_Pollack Investier doch einmal einen Fünfer in etwas Vernünftiges: https://www.booklooker.de/Bücher/Erlebnis-Physik-Chemie-5-6-Schülerbuch-Realschule/id/A0266cpv01ZZt Da ist das Geld besser angelegt als in albernem Esoterikmumpitz.
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