Flexible, dehnbare Batterie beweglich wie Schlangenschuppen

Am Korea Institute of Machinery and Materials entwickelt

Ein Forscherteam der Abteilung Nanomechanik des Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM) hat eine dehnbare Batterie entwickelt, die Schlangenschuppen nachempfunden ist, sich wie eine Schlange biegen und strecken lässt. Die Forschungsergebnisse wurden open access online in Soft Robotics veröffentlicht. Die Forscher hoffen nun, dass diese neue Batterie ein breites Spektrum an Einsatzmöglichkeiten bietet, etwa in der Energiespeichertechnologie und in Katastrophensituationen, indem sie auf verschiedene Arten von Geräten, von weichen Robotern bis hin zu tragbaren Geräten, angewendet wird.

‘Schlangenhaut-Batterie’ Grafik – © open access, Soft Robotics, KIMM

Das Team unter der Leitung von Bongkyun Jang und Seungmin Hyun in der Abteilung für Nanomechanik entwickelte eine dehnbare Batteriestruktur, deren Sicherheit und Dehnbarkeit auf der Struktur von Schlangenschuppen beruht. Wie bei der Boa constrictor, die in der Novelle “Der kleine Prinz” den Elefanten verschluckte, können sich die einzelnen Schuppen einer Schlange, obwohl sie starr sind, zusammenfalten, um sich vor äußeren Einwirkungen zu schützen. Außerdem verfügen sie über strukturelle Eigenschaften, die es ihnen ermöglichen, sich stark zu dehnen und flexibel zu bewegen.

Solarify ist nicht sicher, wie seriös die “Schlangenhaut-Batterie” ist, findet die Idee aber amüsant und veröffentlicht sie deshalb.

Im Gegensatz zu herkömmlichen tragbaren Geräten, bei denen der Rahmen des Geräts und die Batterie in einer engen Formation kombiniert sind, ermöglicht die neue Technologie eine flexible Bewegung durch die Verbindung mehrerer kleiner, harter Batterien in einer schuppenartigen Struktur. Um die Sicherheit der Batterie zu gewährleisten, minimiert das Forschungsteam auch die Verformung der Materialien, aus denen die Batterie besteht, durch eine optimale Gestaltung der schuppenartigen Struktur. Auch die Form der einzelnen Batteriezellen wurde optimiert, um eine hohe Kapazität pro Größeneinheit zu erreichen.

Die Gestaltung der Form der Batteriezelle und der Verbindungskomponenten waren die Schlüsselaspekte dieser technologischen Leistung. Kleine, sechseckige Batteriezellen, Schlangenschuppen ähneln, wurden mit Polymer- und Kupfermaterial verbunden, das über einen Scharniermechanismus ein- und ausgeklappt werden kann. Dieses Design erleichtert auch die wirtschaftliche Massenproduktion, da die Batterie durch Schneiden und Falten flexibler Elektroden mit einem von der Origami-Kunst inspirierten Herstellungsverfahren hergestellt werden kann.

Die neue Technologie kann in Energiespeichern eingesetzt werden, die in tragbaren Softrobotern für Menschen zu finden sind, die weiche und flexible Energiespeicher benötigen, oder in medizinischen Rehabilitationsgeräten für ältere und kranke Menschen, die körperliche Unterstützung benötigen. Darüber hinaus dürften diese Batterien als Stromversorgungsgeräte für Softroboter nützlich sein, die bei Katastrophen vor Ort für Rettungseinsätze eingesetzt werden. Dank ihrer Fähigkeit, sich flexibel zu bewegen und ihre Form frei zu verändern, können die mit diesen Batterien ausgestatteten Roboter in solchen Katastrophensituationen enge, durch Hindernisse versperrte Räume erreichen.

Für die Zukunft hofft das KIMM-Forschungsteam, eine Technologie zu entwickeln, mit der die Speicherkapazität von weichen Energiespeichern erhöht werden kann. Das Team hofft auch, multifunktionale Soft-Roboter zu entwickeln, die künstliche Muskeln mit der Technologie der Soft-Roboter-Betätigung kombinieren.

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