Die University of Michigan entwickelt biomorphe Zink-Batterien, die sich in Robotik integrieren lassen und die verfügbare Energie um bis zu das 72-fache dessen steigern, was derzeit genutzt wird. Dies wiederum wird dazu beitragen, die Energiekapazität und die Größe der Batterien zu erhöhen, die derzeit die Entwicklung kleinerer Robotik einschränken.

 

„So wie biologische Fettreserven bei Tieren Energie speichern, lässt sich eine neue wiederaufladbare Zink-Batterie in die Struktur eines Roboters integrieren, um deutlich mehr Energie bereitzustellen, wie ein von der University of Michigan geleitetes Team gezeigt hat,“ berichtete Science Daily.

 

Diese neuen Batterien erhöhen die Speicherkapazität, sodass sie bei sinkenden Größenanforderungen nicht die Einschränkungen der derzeit verwendeten Batterien aufweisen. Dies ermöglicht kleinere Robotikanwendungen sowohl hinsichtlich Größe als auch Gewicht. Die Zink-Batterie funktioniert, indem sie Energie über eine Elektrolytmembran aus kohlenstoffbasierten Nanofasern und einem wasserbasierten Polymergel speichert und überträgt.

 

„Roboterkonstruktionen werden durch den Bedarf an Batterien eingeschränkt, die oft 20 % oder mehr des verfügbaren Platzes in einem Roboter beanspruchen oder einen ähnlichen Anteil seines Gewichts ausmachen“, sagte Nicholas Kotov, Inhaber der Joseph-B.-und-Florence-V.-Cejka-Professur für Ingenieurwesen, der die Forschung leitete.

 

Obwohl Zink-Batterien derzeit noch nicht den Lebenszyklus von Lithium-Ionen-Batterien erreichen, machen ihre vergleichsweise geringen Kosten und die einfache Recyclingfähigkeit einen Austausch unkompliziert. Dieses neue „Design könnte den Übergang von einer einzelnen Batterie zu einer verteilten Energiespeicherung ermöglichen, unter Verwendung eines an der U-M entwickelten graphentheoretischen Ansatzes,“ erklärte Kotov. Die verbesserte Kapazität werde eine verteilte Energiespeicherung ermöglichen, fügte er hinzu.

 

Ahmet Emre, ein an der Forschung beteiligter Doktorand, sagte gegenüber dem Independent: „Batterien, die eine Doppelfunktion erfüllen können – Ladung speichern und die Organe des Roboters schützen – bilden die Multifunktionalität von Fettgewebe nach, das bei Lebewesen der Energiespeicherung dient.“

 

Das Verteidigungsministerium (Department of Defense), die National Science Foundation und das Air Force Office of Scientific Research finanzierten die Forschung, und die Batterietests wurden am Energy Institute der University of Michigan durchgeführt.

 

Science Robotics hat eine Arbeit über die Forschung veröffentlicht mit dem Titel "Biomorphe strukturelle Batterien für die Robotik."