Ein schwedisch-amerikanisches Forscherteam hat einen Ansatz entwickelt, um aus Zellulose Stromspeicher hoher Kapazität zu fertigen. Aus Holzfasern von Bäumen gewonnene Nanozellulose wird dabei zu einem Aerogel - einem flexiblen, schaumstoffartigen Material - verarbeitet. Dieses ist nicht nur sehr widerstandsfähig, sondern eröffnet auch neue Konstruktionsmöglichkeiten.
"Wir können in drei Dimensionen arbeiten, sodass mehr Elektronik auf engeren Raum passt", erklärt der an der Königlichen Technischen Hochschule und der Harvard University tätige Mahiar Hamedi. Bei moderner, immer leistungsfähigerer Elektronik wie Smartphones oder Tablets ist die Akkukapazität und -form oft ein Problem. "Es gibt Grenzen, wie dünn ein Akku sein kann", so Hamadi. Ein dreidimensional aufgebauter Stromspeicher verspricht mehr Energie in kompakterer Form zu speichern - und könnte ausserdem den verfügbaren Platz in einem Gerät optimal auszunutzen. Mit dem Nanozellulose-Aerogel könnte genau das möglich werden, wobei das Material sowohl Hybrid-Akkus als auch sogenannte Superkondensatoren ermöglicht.
Die Herstellung des neuen Stromspeicher-Materials am Wallenberg Wood Science Center beginnt damit, Holzfasern auf etwa ein Millionstel der ursprünglichen Grösse herunterzubrechen. Diese Nanozellulose wird dann gelöst, eingefroren und gefriergetrocknet. Dann folgt ein Prozess, der das resultierende Material sehr stabil macht. "Es ähnelt dem Schaumstoff in einer Matratze, ist aber etwas fester, leichter und poröser", so Hamedi. Die nötigen elektrischen Eigenschaften erhält das Aerogel dann durch eine geeignete Tinte, welche die komplette Oberfläche im Inneren des 3D-Materials bedeckt. Diese wirksame Oberfläche ist dabei sehr gross, laut Hamedi ähnlich einer menschlichen Lunge.
Würde man diese wirklich flach ausbreiten, könnte sie einen Fussballplatz bedecken. Vergleichbares wäre demnach mit etwas mehr als einem Kubikzentimeter des Stromspeicher-Aerogels möglich. Im Gegensatz zu einer Lunge hält das Material aber einige Belastung aus. Die hohe Unempfindlichkeit gegen Stösse und Aufprälle ist ihm zufolge auch im Vergleich zu existierenden Formen flexibler Elektronik bemerkenswert. Entsprechende Akkus sind daher beispielsweise für den Einsatz in Autos oder im Futter von Kleidung interessant.
