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Fraunhofer ENAS: Gedruckte Dünnschichtbatterie

Elektronische Anwendungen sind heute allgegenwärtig und finden sich in allen Bereichen unseres täglichen Lebens. Dies erfordert passende Energiequellen mit hoher Flexibilität in Bezug auf Dicke, geometrische Form Spannung, Kapazität und Gewicht. Die Anwendung der geeigneten Funktionsmaterialien auf flexible Substrate unter Verwendung von Massendrucktechnologien eröffnet neue Möglichkeiten zur Integration von Batterien in duktile Produkte zu integrieren.

Die gedruckte Batterie basiert auf einem Zink Mangan-System, das frei von Quecksilber ist, weit verbreitet ist und als umweltfreundlich gilt. Auch das Kunststoffsubstrat kann durch kompostierbares Papier ersetzt werden. Der Elektrolyt ist unschädlich. Diese Batterie brennt oder explodiert nicht, wenn sie beschädigt wird. Durch den Einsatz hocheffizienter Drucktechnologien und gut angepasster Materialien/Tinten liegt die Produktionsausbeute bei der industriellen Fertigung bei > 90 Prozent. Die Akkus sind nach der Herstellung voll aufgeladen und können sofort eingesetzt werden.

Serienschaltungen von Batterien können während der Druckherstellung realisiert werden, so werden ganzzahlige Vielfache der Nennspannung von 1,5 V bis zu 15 V dargestellt.

Die gedruckten Batterien eignen sich besonders für dünne und flexible Produkte, in die sie leicht integriert werden können. Geeignete Produkte sind z. B. intelligente Chip- und Sensorkarten, medizinische Pflaster zur transdermalen Medikamenten- und Vitaldatenüberwachung oder Lab-on-Chip-Analysesysteme. Darüber hinaus ist die Kombination mit anderen flexiblen elektronischen Modulen, z. B. flexiblen Low-End-Displays, eröffnen sich weitere und neue Anwendungsfelder. Demonstratoren für verschiedene Anwendungen wurden bereits realisiert.

Merkmale/Vorteile

  • Geringe Dicke
  • Hohe Flexibilität
  • Niedriger Preis
  • Hohe Layout-Variabilität
  • Umweltfreundlich, kann als kompostierbar ausgeführt werden
  • Nicht brennbar, explosionsgeschützt
  • Lagerfähigkeit > 3 Jahre

Vorgeschlagene Anwendungen

  • Intelligente Systeme
  • Chipkarten
  • Semi-aktive RFID-Etiketten
  • Medizin („Smart Patches“)

Eigenschaften der primären Zn-MnO2-Batterie

Kontaktpersonen

Dr. Ralf Zichner

Telefon: +49 371 45001-441

ralf.zichner@enas.fraunhofer.de

 

Dr. Andreas Willert

Telefon: +49 371 45001-440

andreas.willert@enas.fraunhofer.de

Kontakt

Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme (ENAS)

Technologie-Campus 3

09126 Chemnitz

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Quelle des Textes und der Abbildungen: Fraunhofer ENAS
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