Forscher machen T-Shirt zum Akku

Wissenschaftler der University of South Carolina haben einen Weg gefunden, Baumwolltextil in einen Stromspeicher umzufunktionieren. Dies ermöglicht die Herstellung leistungsfähiger, flexibler Energiespeicher zur Herstellung neuartiger Handheld-Geräte. In Zukunft könnte dies auch Kleidung als Akku verwendbar machen.

Kohlefaser aus dem Backofen

„Wir tragen jeden Tag Stoff“, erklärt Xiadong Li, Professor für Maschinenbau. „Eines Tages könnten unsere Baumwoll-T-Shirts mehrere Funktionen erfüllen, etwa als ein elastischer Energiespeicher, mit dem man sein Mobiltelefon oder iPad aufladen kann.“ Diese Anwendung ist dank der Arbeit seines Teams in greifbare Nähe gerückt.

Zur Herstellung des „Akku-Shirts“ legte Li ein Kleidungsstück vom lokalen Discounter in eine Fluorid-Lösung. Das Textil wurde anschließend getrocknet und in einen Ofen verfrachtet, wo es bei gleichzeitigem Entzug von Sauerstoff unter hohen Temperaturen „gebacken“ wurde. Luft hätte während des Prozesses zur Verkohlung oder Verbrennung des Stoffes führen können.

Wie sich in der Infrarotspektroskopie anschließend herausstellte, hatten sich die Fasern des Shirts im Laufe des Prozesses von Zellulose in aktivierten Kohlenstoff verwandelt. Dieser behielt jedoch die Eigenschaften der Baumwolle und ließ sich falten, ohne zu brechen. Mit kleinen Elektrodenfeldern konnten die Forscher schließlich nachweisen, dass das Material als doppellagiger „Superkondensator“ fungiert.

Keine giftigen Nebenprodukte

Um die Fähigkeiten des Textils zu verbessern, fügten die Techniker blumenartige, lediglich einen Nanometer dicke Strukturen aus Manganoxid hinzu. Dies verbesserte die Elektroden-Eigenschaften beträchtlich. „Wir konnten einen stabilen, hochperformanten Superkondensator herstellen“, schildert Li. In ersten Tests lieferte das neuartige Speichermaterial vielversprechende Ergebnisse. Selbst nach mehreren tausend Lade-/Entladevorgängen sank die Kapazität um nicht mehr als fünf Prozent.

Im Gegensatz zu anderen Verfahren werden bei diesem Verfahren keine gefährlichen Chemikalien bei der Herstellung aktivierter Kohlefasern verwendet. Auch das Entstehen schädlicher Nebenprodukte bleibt aus.

Durch das Stapeln mehrerer Schichten des Elektro-Textils soll genug Energie gespeichert werden können, um auch tragbare Elektronikgeräte wie Smartphones versorgen zu können. „Wir werden bald aufrollbare Telefone und Laptops auf dem Markt sehen“, schätzt Li. „Aber erst ein elastischer Energiespeicher macht dies möglich.“