Een nieuwe batterij die op een klein blaadje papier lijkt, maakt mogelijk de weg vrij voor een nieuwe generatie goedkope, flexibele en milieuvriendelijke energiebronnen.

Een traditionele batterij is gebaseerd op drie elementen:

• een elektrolytoplossing die bestaat uit positieve en negatieve ionen
• twee elektroden uit verschillende materialen waartussen de ionen zich bevinden
• een scheidingsmembraan waar positieve en negatieve ionen doorgaan in tegenovergestelde richting

Pogingen om batterijen minder omvangrijk en flexibeler te maken kenden slechts beperkt succes, grotendeels te wijten aan de uitdagingen die verbonden zijn aan de combinatie van deze elementen in dunnere materialen.

Een team van wetenschappers zocht uit of papier een uitkomst kon bieden. Om een nieuwe batterij te maken, losten de onderzoekers cellulose (plantaardig materiaal, gebruikt om papier te maken) op in een vloeibare zoutoplossing. Ze voegden hierbij microscopische koolstofnanobuisjes en lieten dit mengsel drogen.

Het resultaat was een dunne film die op een stukje papier lijkt: wit aan de ene zijde, zwart met nanobuisjes aan de andere kant. Om de batterij af te werken, drenkte het team de cellulose in een oplossing van hexafluorfosfaat en bedekte het de witte zijde van de film met lithiummetaal. De koolstofnanobuisjes dienen als de ene elektrode, het lithiummetaal als de andere. De oplossing voorziet in de elektrolyt, de cellulose fungeert als afstandshouder.

Onderzoeksresultaten hebben uitgewezen dat elke gram papier ongeveer 10 milliampère stroom kan leveren bij een spanning van 2 volt. De onderzoekers zijn erin geslaagd de batterijen te gebruiken om een ventilator en een ledlamp van stroom te voorzien. Meerdere blaadjes op elkaar stapelen zorgt voor meer stroom. In tegenstelling tot andere flexibele batterijen is de papierbatterij volledig geïntegreerd.

De nieuwe batterij heeft nog andere voordelen:

• werkt bij temperaturen van 150°C tot -70°C
• behoudt de flexibiliteit van papier
• is goedkoop te produceren want bestaat voor 90 procent uit cellulose
• is een aantrekkelijke krachtbron voor medische toepassingen zoals pacemakers en insulinepompen dankzij haar lage toxiciteit

De technologie biedt ook mogelijkheden om gsm’s en laptops efficiënter op te laden. Voorlopig blijft het echter afwachten tot een manier gevonden is om de batterijen op grote schaal te produceren.

Bron

http://sciencenow.sciencemag.org
Dit artikel kwam tot stand met de steun van het IWT.

Contactpersoon : Sirris, Ludo Somers
E-mail ludo.somers@sirris.be
Tel. +32 (0)498 91 93 41 Fax +32 (0)16 32 29 84

Dit artikel is reeds verschenen op Agoria Online (members only) en Techniline, de portaalsite van de technologische innovatie van Sirris. Abonneer u op Techniline indien u alle artikels wenst te volgen.