Moderne Technologien verlangen immer höhere Flexibilität, Mobilität und Anpassungsfähigkeit – insbesondere im Bereich der Energielösungen für tragbare Geräte, medizinische Implantate und robotische Systeme. Eine traditionelle Batterie hat häufig Einschränkungen wie starre Bauweise und begrenzte Flexibilität, wodurch sie sich nur bedingt für innovative Anwendungen eignet. Forscher der Universität Linköping in Schweden haben nun genau dieses Problem angegangen und eine Batterie entwickelt, die sich wie Zahnpasta verformen lässt, ohne dabei an Leistung zu verlieren. Diese bahnbrechende Entwicklung könnte die Art und Weise, wie wir Batterien nutzen und integrieren, grundlegend verändern und den Weg für flexible, dehnbare und leistungsstarke Energiespeicher ebnen. Die Konsistenz der Batterie erinnert an eine Paste, ähnlich wie Zahnpasta.
Dieses Material kann in 3D-Druckern geformt werden und ermöglicht somit eine völlig neue Herangehensweise an das Design von Energiespeichern. Durch diese Eigenschaft ist es möglich, die Batterie fast beliebig an unterschiedliche Formen und Anwendungen anzupassen. Der Vergleich mit einem Wasserballon verdeutlicht, wie das Material eine große Menge an aktiven Inhaltsstoffen aufnehmen kann und gleichzeitig flexibel bleibt, ohne die Form komplett zu verlieren. Das Team um Aiman Rahmanudin hat bei der Entwicklung auf organische Materialien gesetzt, um eine stabile, dehnbare Batterie zu erschaffen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien, die oft Kompromisse zwischen Größe, Flexibilität und Leistung eingehen müssen, bietet die neue Batterie eine Trennung von Kapazität und Größe.
Die aktiven Bestandteile der Batterie bestehen aus modifiziertem Lignin, einem organischen Nebenprodukt der Papierherstellung, das sowohl als Kathoden- als auch als Anodenmaterial eingesetzt wird. Die elektrischen Verbindungen und Anschlüsse bestehen aus flexiblen Nanomaterialien wie Nanographit und Silbernanodraht, die genug Leitfähigkeit bieten, aber gleichzeitig die Dehnbarkeit nicht einschränken. Dieses Zusammenspiel aus organischen und flexiblen metallischen Komponenten macht die Batterie einzigartig und leistungsfähig. Die Batterie kann auf das Doppelte ihrer Länge gedehnt werden und behält dabei ihre volle Kapazität. Außerdem ist sie in der Lage, über 500 Lade- und Entladezyklen zu absolvieren, ohne an Leistung einzubüßen.
Diese Eigenschaften sind vor allem für den Einsatz in Wearables, medizinischen Implantaten und humanoiden Robotern vielversprechend, da hier Flexibilität und Zuverlässigkeit gleichermaßen gefragt sind. Die Anwendungsmöglichkeiten sind vielseitig und reichen von Hörgeräten und Herzschrittmachern bis hin zu insulinpumpen und elektronischen Textilien, die sich dem Körper anschmiegen und dennoch leistungsstark betrieben werden müssen. Besonders im medizinischen Bereich kann die Anpassungsfähigkeit der Batterie einen enormen Fortschritt bedeuten. Implantate, die sich flexibel den Bewegungen des Körpers anpassen, könnten so sicherer und komfortabler betrieben werden. Auch die Integration in Kleidung ermöglicht neue Designs im Bereich Smart Textiles, bei denen Elektronik unsichtbar und bequem in den Alltag einfließt.
Radius und Form der Batterie sind nicht mehr starr vorgegeben, wodurch Designer keine Kompromisse mehr eingehen müssen, sondern kreative und maßgeschneiderte Lösungen realisieren können. Neben den Vorteilen spielt auch die Sicherheit eine wichtige Rolle. Die verwendeten Materialien basieren auf organischen und ungiftigen Substanzen, die für die Nutzung am und im menschlichen Körper geeignet sein sollen. Trotzdem sind weitere Untersuchungen notwendig, um die Langzeitverträglichkeit und mögliche Risiken vollständig auszuschließen. Ein derzeitiger Nachteil der Entwicklung ist die Spannung, die bei etwa 0,9 Volt liegt, während für viele Geräte mindestens 1,5 Volt erforderlich sind.
Hier suchen die Forscher weiter nach passenden chemischen Verbindungen, um die Spannung zu erhöhen, ohne die Flexibilität zu beeinträchtigen. Darüber hinaus sind weitere Studien und Optimierungen notwendig, um eine industrielle Produktion zu ermöglichen und die Kosten zu senken. Dennoch erweist sich die Grundlage des Konzepts als äußerst vielversprechend und könnte mittelfristig den Markt für flexible Batterien maßgeblich beeinflussen. Die Entwicklung könnte auch für die Robotik neue Chancen eröffnen. Soft Robotics setzt zunehmend auf flexible und weiche Materialien, die eine biomimetische, menschenähnliche Beweglichkeit erlauben.
Durch die Integration dieser dehnbaren Batterien lassen sich energieautarke Roboter konstruieren, die sich wie lebende Organismen bewegen können. Auch humanoide Roboter, die an den Gelenken und Gliedmaßen flexible Energielieferanten brauchen, profitieren von dieser Innovation. Weiterhin könnten tragbare elektronische Geräte, die eng am Körper getragen werden, von dieser Technologie durch erhöhten Tragekomfort und bessere Anpassungsfähigkeit profitieren. Flexible Smartphones, Smartwatches und Gesundheitsmonitore lassen sich so künftig leichter realisieren. Die Forschungsarbeit, die im April 2025 in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht wurde, markiert einen wichtigen Meilenstein in der organischen Batterieforschung.
Die Nutzung von modifiziertem Lignin und leitfähigen Polymeren zeigt, wie nachhaltige Materialien als Basis für Hightech-Anwendungen dienen können. Dadurch verbindet sich Umweltfreundlichkeit mit technologischem Fortschritt. Auch wenn die Technologie derzeit noch in der Entwicklung ist, zeigt sie eindrucksvoll, wie organische Materialien mit Nanotechnologie und innovativem Design verschmelzen können, um hochleistungsfähige, flexible Batterien der Zukunft zu realisieren. Für Konsumenten und Industrie bedeutet dies eine neue Ära der Gestaltungsmöglichkeiten, bei der Grenzen des bisherigen Designs durchbrochen werden. Die dehnbare Batterie hat das Potenzial, den Markt für Energielösungen ebenso zu verändern wie zuvor Lithium-Ionen-Batterien es getan haben.
Zukünftige Geräte könnten so nicht nur leistungsfähiger und leichter, sondern vor allem benutzerfreundlicher und individueller gestaltbar sein. Flexibilität, Nachhaltigkeit und Leistung vereint in einer Batterie, die sich wie Zahnpasta anfühlt – diese Innovation öffnet Türen zu einer Vielzahl neuer Anwendungen in Medizin, Elektronik und Robotik. Die Vision einer Welt mit flexiblen, stromversorgten Wearables, smarte Implantate, die sich dynamisch dem Körper anpassen, und beweglichen Robotern, die sich menschlich anfühlen, rückt mit dieser Entwicklung in greifbare Nähe. Bereits heute forschen Wissenschaftler daran, die Spannung weiter erhöht, die Sicherheit verbessert und den Herstellungsprozess im industriellen Maßstab zu optimieren. Es bleibt spannend, wie sich diese Technologie in den kommenden Jahren durchsetzt und welche neuen Produkte auf dieser Basis entstehen werden.
Die flexible Batterie ist ein Leuchtturmprojekt für zukünftige Energiespeicher und ein Symbol für den innovativen Geist der Materialwissenschaften im 21. Jahrhundert.
