Panasonic stellt 0,45 mm flexible Batterie vor: kleiner als eine Kreditkarte

Die Form der meisten drahtlosen Geräte wird durch die Form ihrer Batterien bestimmt. Da es sich bei der Batterie um ein relativ sperriges, aber sehr wichtiges Bauteil handelt, lässt es sich bei der Montage nicht gut anpassen bzw. direkt verwerfen. Wenn Produktentwickler ein neues Gerät entwerfen, sind sie daher immer durch die Größe, Form und Flexibilität der Batterie eingeschränkt.

Doch dieses Jahr stellte Panasonic auf der CES-Konferenz in Las Vegas eine neue Lithium-Ionen-Batterie vor, die das alles ändern könnte. Dabei wird eine extrem dünne Silberscheibe verwendet, die nach 1.000-maligem Biegen oder Verdrehen noch 80 % ihrer Energiespeicherkapazität behält. Panasonic präsentierte auf der CES drei Versionen der neuen Batterie, jede etwas kleiner als eine Kreditkarte und lässt sich zusammenfalten und in eine Dose stecken.

Dieses Projekt läuft bereits seit 2008. Panasonic gab die Ankündigung allerdings erst im September dieses Jahres bekannt. Yoriko Yagi, stellvertretende Direktorin der Abteilung für tragbare Energie von Panasonic, gab bekannt, dass die Batterie nun für die Massenproduktion bereit sei. Sie geht davon aus, dass die Produktion zwischen April 2018 und März 2019 beginnen werde.

„Wir haben eine zunehmende Anzahl kleiner Geräte, wie Wearables und IoT-Geräte, und das Design dieser Produkte hängt von der Größe der Batterie ab“, sagte Yagi. „Wenn wir die Geräte miniaturisieren wollen, sind kleinere Batterien ein Muss.“

Der flexible Akku von Panasonic ist nur 0,45 mm dick und hat eine relativ geringe Akkukapazität. Die größte Version, der CG-064065, verfügt über eine maximale Akkukapazität von 60 mAh, während die kleinste Version nur über 17,5 mAh verfügt. (Zum Vergleich: Die Spitzenkapazität der größten Smartphone-Akkus beträgt etwa 3500 mAh)

Dies bedeutet, dass die besten Anwendungsszenarien für diesen neuen Batterietyp tragbare kartenartige Geräte und Anwendungsgeräte für das Internet der Dinge sind. Panasonic hat im Oktober damit begonnen, potenziellen Kunden einige Muster zur Verfügung zu stellen, einen Preis für die Batterie hat das Unternehmen jedoch noch nicht bekannt gegeben.

Dieser flexible Akku kann künftig in tragbarere Kleingeräte wie Smartphones integriert werden. „Grundsätzlich kann Panasonic diese Designs umsetzen, aber das ist nicht unser Ziel“, sagte Yagi, was uns an einige der Lithiumbatterien mit hoher Kapazität erinnert, die in Smartphones explodierten (RIP für Samsung Note 7). Aus Sicherheitsgründen konzentriert sich Panasonic nun auf tragbare und IoT-Geräte, die nur wenig Strom benötigen.

Viele andere Unternehmen und Forscher entwickeln ebenfalls flexible Lithiumbatterien, aber Yagi wies darauf hin, dass die Batterie von Panasonic bislang die beste Leistung und die besten Testergebnisse aufweist.

Um diese flexible Batterie zu entwickeln, hat Panasonic die grundlegenden Elemente des Batteriedesigns überdacht. Die Anode einer Lithiumbatterie besteht aus Lithiumoxid und die Kathode aus Graphit. Die beiden Schichten sind durch einen flüssigen oder kolloidalen ionischen Elektrolyten getrennt. Beim Laden der Batterie passieren Lithiumionen den Elektrolyten und werden in der Kathode gespeichert. Wenn die Batterie Strom liefert, kehren die Ionen zur Anode zurück. Meistens ist jede reaktive Struktur in einer Lithiumbatterie zylindrisch, wobei die Anoden- und Kathodenschichten umeinander gewickelt sind. Wird diese Struktur gebogen oder gefaltet, entfernt sich die äußerste Schicht immer weiter von der innersten Schicht, wodurch die positive und die negative Elektrode schließlich nicht mehr miteinander verbunden werden können und die Batteriekapazität allmählich abnimmt.

Um eine flexible Batterie zu erhalten, entschieden sich die Forscher von Panasonic, das zylindrische Strukturdesign aufzugeben und die Plus- und Minuspole nicht länger umeinander zu wickeln, sondern die Elektroden direkt auf einem dünnen rechteckigen Wafer zu stapeln. Anschließend wird die Batterie in ein spezielles, dehnbares Aluminiumgehäuse eingeschlossen.

Eine weitere große Herausforderung besteht darin, die Batterien aufzuladen. Der Akku muss kabellos aufladbar sein, da Panasonic im dünnen Design des Akkus keinen Platz für Ladekomponenten (wie etwa einen USB-Anschluss) lassen möchte. Leider sind die meisten kabellosen Ladegeräte auf dem Markt zu leistungsstark für kleine Geräte und der flexible Akku von Panasonic kann nur einen Ladestrom von 60 mA verarbeiten.

Schließlich hat Panasonic eine eigene kabellose Ladestation entwickelt, die beim Verkauf mit dem Akku mitgeliefert wird. Yagi sagt, dass die Batterie bei Verwendung in einem relativ einfachen Gerät, beispielsweise einem Fitness-Schrittzähler, mit einer einzigen Ladung vier Wochen halten könnte. Yagi sagte, dass Panasonic weitere Möglichkeiten auf der Grundlage der Massenproduktion von CG-064065 und der zugehörigen Ausrüstung prüft: „Wir glauben, dass diese Art flexibler Batterie in Zukunft viel Potenzial hat.“

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