Een vloeibare batterij in elke vorm

Aan de Universiteit van Linköping hebben onderzoekers een vloeibare batterij ontwikkeld, die alle mogelijk vormen kan aannemen. Dankzij de vloeibare elektroden kun je batterijen op hele nieuwe manieren onderdeel maken van een product.

“De textuur lijkt een beetje op tandpasta. Dat kan je bijvoorbeeld in een 3D-printer gebruiken om de batterij de vorm te geven die je wilt. Dit maakt een nieuw soort technologie mogelijk”, aldus Aiman Rahmanudin, assistent-professor aan de Universiteit van Linköping. De studie is gepubliceerd in Science Advances. Samen met zijn collega’s van het Laboratorium voor Organische Elektronica, LOE, heeft hij een batterij ontwikkeld die zacht en vervormbaar is.

Meer dan een biljoen

Over een jaar of tien zijn naar schatting meer een biljoen gadgets verbonden met internet. Uiteraard denk je dan aan bijvoorbeeld mobiele telefoons, smartwatches en computers. Maar vergeet ook medische toepassingen niet zoals insulinepompen, pacemakers, gehoorapparaten en sensoren om je gezondheid in de gaten te houden. Op de langere termijn komen daar nog soft-robotics, e-textiel en verbonden zenuwimplantaten bij. En willen die gadgets de gebruiker niet hinderen, dan moeten er nieuwe soorten batterijen komen.

Kunststof en lignine

“Batterijen zijn het grootste onderdeel van alle elektronica. Nu zijn die nog hard en vrij groot. Maar met een zachte en vormbare batterij zijn er geen ontwerpbeperkingen. Hij kan op een heel andere manier in elektronica worden geïntegreerd en aan de gebruiker worden aangepast”, zegt Rahmanudin.

De batterij is gebaseerd op geleidende kunststoffen (geconjugeerde polymeren) en lignine, een bijproduct uit de papierproductie. De batterij kan meer dan 500 keer worden opgeladen en ontladen met behoud van zijn prestaties. De batterij kan ook worden uitgerekt tot een dubbele lengte en werkt dan nog net zo goed.

Duurzaam alternatief

“Aangezien de materialen in de batterij geconjugeerde polymeren en lignine zijn, zijn de grondstoffen overvloedig aanwezig. Door een bijproduct als lignine te hergebruiken in een hoogwaardig product als batterijmateriaal, dragen we bij aan een meer circulair model. Het is dus een duurzaam alternatief”, zegt Mohsen Mohammadi, postdoctoraal onderzoeker bij LOE en een van de hoofdauteurs van het artikel in Science Advances.

Nog niet perfect

De volgende stap is om te proberen de elektrische spanning in de batterij te verhogen. Volgens Rahmanudin zijn er momenteel enkele beperkingen die ze moeten overwinnen. “De batterij is niet perfect. We hebben laten zien dat het concept werkt, maar de prestaties moeten worden verbeterd. Het voltage is momenteel 0,9 V. Dus nu gaan we kijken of we andere chemische verbindingen kunnen gebruiken om het voltage te verhogen. Een optie die we onderzoeken is het gebruik van zink of mangaan, twee metalen die veel voorkomen in de aardkorst”, zegt Rahmanudin.