Was ist eine Papierbatterie?
Laut einem Artikel des Hamilton Institute befinden sich weltweit mehr als 15 Milliarden Batterien auf Mülldeponien. Schätzungsweise 89 Prozent sind normale Haushaltsbatterien oder Alkali-Batterien. Dies wirft eine Vielzahl von Problemen für die Umwelt auf. Batteriesäure ist hochgiftig, Schwermetalle können in die Wasserversorgung gelangen und bei Verbrennung verursachen die Komponenten Luftverschmutzung.
Die Erfindung der Papierbatterie wurde als effiziente "grüne" oder umweltfreundliche Technologie gefeiert. Die Batterie, die zu 90 Prozent aus Zellulose besteht, ist nicht dicker als ein gewöhnliches Blatt Druckerpapier mit einer Dicke von etwa 0,025 mm (0,00098 Zoll). Aufgrund seiner Zusammensetzung ist der Papierakku völlig ungiftig und vollständig biologisch abbaubar.
Die Papierbatterie wurde 2007 von einer Gruppe von Studenten am Rensselaer Polytechnic Institute in Troy, New York, entwickelt. Sie ist das Ergebnis von Papier, das mit Kohlenstoffnanoröhren gefüllt ist, mit denen das Papier Strom leiten kann. Eine Kohlenstoffnanoröhre ist ein kleiner zylinderförmiger Draht aus Kohlenstoff, einer natürlich vorkommenden Substanz, die die Grundlage für das meiste Leben auf dem Planeten darstellt. Die Einführung von Kohlenstoffnanoröhren in die Papierbatterie verleiht ihr eine einzigartige Eigenschaft. Im Gegensatz zu den meisten Batterien, die verwendet werden, kann die Papierbatterie verdreht, zerknittert, geformt oder in verschiedene Formen gebracht werden, ohne dass sie an Integrität verliert. Die Flexibilität von Nanoröhren ermöglicht diese Aktionen, und die Batterie ist unabhängig von der Form, in die sie gedreht wird, genauso effizient.
Das Papier ist auch mit Elektrolyten in Form von flüssigem Salz infundiert, was die Leitfähigkeit der Batterie fördert. Papierbatterien können aufgrund ihrer hohen Leitfähigkeit sowohl als normale Lithium-Ionen-Batterie als auch als Superkondensator eingesetzt werden. Dies bedeutet, dass die Batterie höhere Strommengen speichern und regeln kann.
Beim Erstellen der Batterie ist kein Wasser beteiligt. Aus diesem Grund verfügt der Akku über einen funktionellen Temperaturbereich von -73 bis 149 Grad Celsius. Der weite Temperaturbereich bietet eine Reihe von Einsatzmöglichkeiten, einschließlich Umgebungen mit hoher Hitze und Gefrieren, in denen normale Batterien brechen, platzen oder reißen können. Angesichts des einzigartigen Aufbaus der Batterie hat die medizinische Gemeinschaft die Batterie für die Verwendung in Schrittmachern im Blick.
Eine Papierbatterie wird im Gegensatz zu den meisten Alkalibatterien, die mehrere Komponenten enthalten, als vollständig integriertes Gerät hergestellt. Die Nanoröhren werden bei der Herstellung in das Papier eingebettet und die Elektrolyte in die Cellulose eingeweicht. Dies bedeutet, dass alle Komponenten auf molekularer Ebene miteinander verbunden sind, was Papierbatterien eine weitere Haltbarkeit verleiht.