Forschungs- & Entwicklungsinformationsdienst der Gemeinschaft - CORDIS

FP7

SUPERLION Ergebnis in Kürze

Project ID: 214832
Gefördert unter: FP7-NMP
Land: Schweden

Kleine, leistungsstarke Batterien für Mikrogeräte

Wissenschaftler entwickeln bordeigene, wiederaufladbare Miniaturstromversorgungsnetze, sogenannte 3D-Mikrobatterien (3D-MB). Diese Technologie sollte die Tür für eine Fülle an neuen Produkten für die Mikroelektronik und Biomedizin öffnen.
Kleine, leistungsstarke Batterien für Mikrogeräte
Die Elektronikindustrie charakterisiert sich heutzutage durch immer kleinere und leichtere Geräte. Zwar ist durch die Größenreduktion der elektronischen Komponenten der neue Teilbereich der Mikroelektronik entstanden, der Mangel an ebenso in ihrer Größe reduzierten, bordeigenen Versorgungsnetzen steht jedoch der Entwicklung einer Fülle neuer Produkte in einer ganzen Reihe von Gebieten im Weg. Die wachsende Zahl an Mikrosystemen (MEMS, micro-electro-mechanical systems) in der Forschungspipeline lässt erkennen, dass der Markt bereit ist für rasche Fortschritte und nur auf die notwendigen Mikro-Versorgungssysteme wartet.

Wissenschaftler riefen das EU-finanzierte Projekt "Superior energy and power density Li-ion microbatteries" (Superlion) ins Leben, um Lösungen für diesen Engpass im Fortschritt zu entwickeln. Nanomaterialien mit ihren faszinierenden, funktionellen Eigenschaften, bedingt durch ihre sehr geringe Größe, bieten neue Ressourcen zum Beheben dieses Problems. Das Superlion-Team untersuchte die Synthese und Herstellung neuer, nanostrukturierter Batteriematerialien und Mikrobatteriekomponenten (MB-Komponenten). Ziel ist die Entwicklung dreidimensionaler Mikrobatterien (3-D-MB) mit mindestens 10-facher Energiedichte pro Grundfläche im Vergleich zu flachen 2-D-Dünnschichtbatterien. Außerdem untersuchen Wissenschaftler, ob ähnliche Techniken die Leistung von konventionellen Lithium-Ionen-Batterien (LIB) steigern können.

Besonderes Augenmerk lag auf Nanomaterialien für Elektroden und Elektrolyte sowie auf neuen Verfahrenstechniken für die MB-Produktion, was wiederum zur Entwicklung wiederaufladbarer 3-D-MB für MEMS und medizinische Anwendungen führte. Eine Vielzahl an Fortschritten erfolgte bei der kontrollierten Ablagerung von Elektrodenwerkstoffen in Form von dünnen Schichten auf Stromabnehmern in Nanogröße. Man untersuchte verschiedenste Elektrodenmaterialien und Ablagerungs-/Herstellungsverfahren mit gutem Speichervermögen (Ladungsspeicherung) über viele Zyklen. Insbesondere Manganoxid (MnO2)-Halbzellen wiesen Kapazitäten auf, die bis zu 200-mal größer waren als jene vergleichbarer (2-D) Elektroden. Man entwickelte und produzierte verschiedene 3-D-MB-Zellen.

Eine Industriephase sollte einem Konzeptnachweis dienen. ## Man wählte drei Test-Zelltypen für die Untersuchung aus: eine Lithium-Eisenphosphat-Zelle (LiFePO4), eine flexible, flache Zelle und zwei wiederaufladbare Lithium-Knopfzellen (MC614 und V500). Besonders vielversprechend waren die Energiedichte- und Größenmerkmale. Mit einer verbesserten elektrochemischen Leistung könnten sie Anwendung in einer großen Fülle an zukünftigen MEMS und medizinischen Geräten finden.

Superlion erwirkte wichtige Fortschritte in der Entwicklung wiederaufladbarer 3-D-MB mit direkten Auswirkungen für eine Vielzahl an mikroelektrischen Geräten, einschließlich von Mikrosensor-Arrays, ID-Karten, Herzschrittmachern/Defibrillatoren und Arzneimittelabgabesystemen. Die Optimierung der Ergebnisse sollte eine Kommerzialisierung ermöglichen.

Verwandte Informationen

Datensatznummer: 87315 / Zuletzt geändert am: 2013-02-21
Bereich: Energie