De Hochschule der Medien (HdM) in Stuttgart werkt sa-men met Varta Microbattery en Etifix aan een gedrukte batterij. Deze batterijen ge-dragen zich als conventio-nele accu’s. Wat betreft toe-passingen valt te denken aan Smart Cards, Smart Objects of actieve RFID-transpon-ders.
De basis voor het project wordt gevormd door een proefschrift uit 2006. Deze haalbaarheidsstudie, die de HdM in samenwerking met Varta heeft uitgevoerd, betrof de druk van nikkelmetaalhydride accu’s (NiMH). Het huidige onderzoek sluit aan hierop aan, met als doel de gedrukte accu voor serieproductie te ontwikkelen. De drie partners vullen elkaar goed aan: de HdM levert kennis voor het drukwerk, Varta Microbattery kennis uit de elektrochemie en Etifix kennis op het gebied van etikettenproductie.
Goedkoop en milieuvriendelijk
Wat deze batterij in vergelijking met de momenteel op de markt verkrijg-bare producten uniek maakt, is dat dit een secundaire cel (accumulator) is die ook na de honderdste keer opladen geen tekenen van slijtage vertoont. De accu vereist voor aan productie- en materiaalkosten maar een paar eurocenten en is door de geringe afmetingen en flexibele uitvoering ideaal voor serieproductie. Ook gebruiken de partners in tegenstelling tot andere producenten van gedrukte batterijen geen zware metalen als cadmium of kwik, maar nikkelmetaalhydride, een milieuvriendelijker grondstof.
Kleine batterij, grote capaciteit
De NiMH-batterij bestaat uit zes lagen die tussen twee lagen foliesubstraat luchtdicht zitten opgesloten: elektroden, aansluitingen, een separatorlaag en lijm die de lagen bij elkaar houdt. Het foliesubstraat moet een hoge weer-stand hebben tegen diffusie van waterdamp. Hiervoor wordt een scheidings-materiaal gebruikt, dat ook vaak Coffee Bag Film wordt genoemd. De dragerfolie, die voor latere toepassingen gemakkelijk moet kunnen worden verwerkt tot etiketten, komt van Etifix.
De voor de productie benodigde drukbare elektrodenpasta wordt ontwikkeld aan de HdM in samenwerking met Varta. De complete batterij is zeer plat (max. 600 µm) en niet veel groter dan een postzegel. Bovendien kan deze dankzij de flexibele druktechniek in alle denkbare vormen worden ver-kregen. De capaciteit kan door de verschillende diktes van de gedrukte lagen en de oppervlakte individueel worden beïnvloed.
De gedrukte batterijen gedragen zich als conventionele accu’s. Een losse NiMH-batterijcel levert een spanning van 1,2 V. Dankzij de druktechniek is gemakkelijk een serieschakeling te realiseren om de spanning in een veel-voud van 1,2 V te verhogen. De levensduur van zo’n batterij is vergelijkbaar met de conventionele uitvoering van het AA-type of mignon-cellen. In een duurtest van circa 3000 u werden de gedrukte batterijen meer dan honderd maal ge- en ontladen. De capaciteit van een aparte cel met afmetingen van 40 mm x 40 mm is ongeveer 100 mAh.
Gebruiksmogelijkheden
Wat betreft toepassingen valt te denken aan Smart Cards, Smart Objects of actieve RFID-transponders. In combinatie met een display levert de accu talrijke mogelijkheden op. Het opladen zou kunnen gebeuren door het in-schuiven in een uitleesapparaat of met zonnecellen. De flexibele batterij in functionele, met flexibele zonnecellen uitgeruste kleding verzorgt de energie voor het gebruik van verlichting, sensoren en bewakingsfuncties, ook als de zon niet schijnt.