Der erste Akku aus dem 3D-Drucker – so groß wie ein Sandkorn

Mit 3D-Druckern kann man eine Menge machen: Ersatzteile, unendliche Variationen von Deko-Objekten, schräge Dinge für Gadgets, und ja, auch Waffen, die halbwegs funktionieren. Aber die sinnvollen Sachen überwiegen bei weitem, und jetzt ist eine weitere Dimension von nützlich dazugekommen: Der erste Akku aus dem 3D-Drucker ist da.

Größe ist nicht alles

Das Tolle an dem Energiespeicher ist aber nicht nur die Herstellung im 3D-Drucker (wobei in Maker-Kreisen mittlerweile die Bezeichnung Fabber bevorzugt wird). Denn der Akku ist mit knapp einem Millimeter in etwa so groß wie ein Sandkorn.

Das Forschungsteam schichtet Elektroden, in besonderer Tinte, aus einem speziell dafür gebauten 3D-Printer mit extrem schmalen Düsen, entlang der Zähne von zwei winzigen goldenen Kämmen – klingt wunderschön nach Märchen, ist aber wirklich so. Die Tinte, eine Schicht als Anode, die andere als Kathode, härtet sofort aus. In einem ebenso winzigen Gehäuse werden die bedruckten Kämme in einer Elektrolytlösung gelagert – fertig ist der Stromspeicher.

Unterschätzen sollte man den Zwerg aber nicht. Laut Shen Dillon, Assistant Professor der University of Illinois, ist dessen Leistung alles andere als klein:

Die elektrochemische Leistung unseres Akkus ist vergleichbar mit handelsüblichen Modellen was Ladung und Entladung, Lebensdauer und Energiedichte angeht. Wir schaffen bloß auf einem viel kleineren Maßstab.

Vergleichbar heißt: Hält nicht so lang und liefert auch nicht so viel Energie wie ein Smartphone-Akku, ist dafür aber winzig klein. Die dahinterstehende Technologie selbst ist allerdings bekannt. So handelt es sich um einen Lithium-Ionen-Akku, mit allen Vor- und Nachteilen: hohe Energiedichte, kaum Memory-Effekt, lange Haltbarkeit, aber leider etwas empfindlich gegenüber Tiefentladung, Überladung sowie zu hohen oder zu niedrigen Temperaturen.

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten

Für Laptops, Smartphones und Autos ist der winzige Strom-Silo natürlich nicht gedacht. Die im Rahmen der Entwicklung erzielten Forschungsergebnisse könnten jedoch womöglich auch dort neue Entwicklungen befördern. Bis dahin profitieren hauptsächlich Einsatzbereiche, wo es wirklich auf Millimeter und Gramm ankommt: kleine Sensoren, medizinische Implantate, winzige Roboter.

Denn zwar seien in den letzten Jahren viele elektronische Komponenten stetig geschrumpft, das Problem einer adäquaten Energieversorgung aber habe man bisher nur unzureichend lösen können, so Professor William King, einer der leitenden Wissenschaftler im Bereich Mini-Akkus. Bisher müssen sich Geräte-Hersteller oft entscheiden: entweder wenig Platzverbrauch oder eine lange Laufzeit. Die neue Forschung könnte dieses Dilemma auflösen.

Wer 3D-Drucker also noch immer für eine Nerd-Spielerei hält, darf jetzt anfangen, seine Meinung zu überdenken.

In einer ersten Version des Beitrags war häufiger von einer „Batterie“ die Rede. Das ist natürlich nicht korrekt, vielmehr handelt es sich um einen Akku. Wir ärgern uns selbst am meisten über diese Schludrigkeit und bitten euch, diesen dicken Fauxpas zu entschuldigen.

Bild: Robert Nunn / Flickr (CC BY 2.0)