So flexibel wie ein Etikett und so leistungsstark wie eine Batterie
Im Interview wird schnell deutlich, dass gedruckte, flexible Batterien zwar zunächst einfach klingen, in Wirklichkeit jedoch ein hochinnovatives Technologiefeld darstellen.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien, die starr und oft sperrig sind, müssen sich gedruckte Batterien exakt an die Oberfläche von Objekten anpassen. Dies stellt besondere Anforderungen an Chemie und Fertigungsprozesse, um sicherzustellen, dass die Batterien auch nach tausendfachem Biegen ihre elektrische Leistung beibehalten. Dies ist ein Test, den Zinergy regelmäßig mit seinen Produkten durchführt.
Gedruckte Batterien sind ultradünn – bis zu 0,5 Millimeter – und damit extrem flexibel, etwa so dick wie ein intelligentes Etikett oder ein medizinisches Pflaster.
Materialvorteil: Zink (Zn)
Gedruckte, flexible Batterien bieten auch in Bezug auf die Materialien klare Vorteile. Sie basieren auf Zink, nicht auf Lithium. Wie Kobalt und seltene Erden ist Lithium ein kritischer Rohstoff. Diese Rohstoffe sind in begrenzter Menge verfügbar, aber für manche Produkte unverzichtbar und daher teuer. Batterien aus Zink erfordern keine kritischen Rohstoffe. Zink ist kostengünstig und weltweit reichlich verfügbar, was eine effiziente und wirtschaftlich attraktive Massenproduktion ermöglicht.
Darüber hinaus weisen gedruckte Zinkbatterien im Gegensatz zu Lithiumbatterien eine wasserbasierte Chemie auf und bergen auch bei Beschädigung oder Kurzschluss keinerlei Risiko der Selbstentzündung. Die IATA stuft sie daher als ungefährliche Güter ein, die sicher zu transportieren sind – ideal für Logistikanwendungen, einschließlich Luftfracht, bei der Sicherheit entscheidend ist.
Der Einsatz von Zink ist zudem ein klarer Pluspunkt in puncto Nachhaltigkeit: Zinkbatterien sind leicht recycelbar und erfüllen bereits heute die Anforderungen, die im Rahmen des European Green Deal zunehmend an neue Technologien gestellt werden.
Zink (Gruppe 12, Periode 4 im Periodensystem nach Mendelejew) bietet eine stabile, wasserbasierte Chemie, nutzt reichlich verfügbare, nicht-kritische Materialien und ist vollständig recycelbar – eine sichere und nachhaltige Wahl.
Zink und Lithium im Vergleich
Es gibt viele Argumente, die für Zink sprechen. Im Vergleich zu Lithium ist der Marktpreis fünf- bis siebenmal niedriger – ein erheblicher wirtschaftlicher Vorteil.
Außerdem ist Zink weltweit deutlich verbreiteter und lässt sich einfacher sowie umweltfreundlicher gewinnen. Es ist auch weniger anfällig für handelsbezogene Störungen aufgrund politischer Entscheidungen.
Lithium hingegen zählt zu den sogenannten kritischen Rohstoffen, da es für Elektroautos, Smartphones und stationäre Energiespeichersysteme unverzichtbar ist, gleichzeitig jedoch nur in begrenzten Mengen zur Verfügung steht. Für Anwendungen wie Asset Tracking und die Erfassung von Sensordaten sind Zinkbatterien daher eine technologisch wie ökologisch sinnvolle Lösung.
Kosten sind eine Frage der Menge
Gedruckte Batterien entwickeln sich zur Energiequelle der Zukunft für die nächste Generation intelligenter Geräte.
In der Vergangenheit waren sie teurer als herkömmliche Zink-Knopfzellen oder AAA-Batterien, die eine sehr ähnliche Chemie nutzen. Der Hauptgrund dafür ist, dass Batterien mit standardisierten Abmessungen in Milliardenstückzahlen mit optimierten Fertigungsprozessen und günstigem Materialeinkauf hergestellt werden können. Gedruckte Batterien hingegen haben keine standardisierten Abmessungen, und der Markt ist noch relativ klein.
Mit wachsender Nachfrage werden die Kosten unweigerlich sinken, und letztlich wird das Rolle-zu-Rolle-Druckverfahren sogar niedrigere Kosten ermöglichen als herkömmliche Batterien mit Stahlgehäuse.
Interview mit Dr. Andrew Matthews
Andrew, würden Sie sagen, dass Ihre Batterien disruptives Potenzial haben?
Ja, absolut. Ihre extreme Dünne und Flexibilität ermöglichen es, die Batterie direkt auf Oberflächen zu drucken – ein klarer Vorteil gegenüber herkömmlichen Batterien. Klassische Batterietechnologien erlauben keine derart nahtlose Integration. Genau darin liegt das disruptive Potenzial unserer Lösung.
Zinergy hat seit 2018 chinesische Investoren. Wie kam es dazu?
Mit ein wenig Zufall. Während sich die Welt heute verändert, wurde Fertigung traditionell im Osten positiver gesehen als im Westen. Zusammen mit der Tatsache, dass der Erstinvestor ein ehemaliger Cambridge-Ingenieur war, der unsere Vision teilte, ergab sich eine natürliche Partnerschaft.
Die Kombination aus kosteneffizienter Fertigung, niedrigen Stückkosten und hoher Umweltverträglichkeit macht unsere Batterietechnologie zu einer nachhaltigen Lösung mit großem Potenzial. Unsere Investoren sehen das genauso. Dies führte auch zur Einrichtung unserer Anlagen in Shenzhen, was eine schnelle Erweiterung von Produktionsleistung und -kapazität ermöglichte. Wir verfügen bereits über eine der größten Produktionskapazitäten für gedruckte Batterien weltweit.
Welche Rolle spielt die Fertigungstechnologie bei der Skalierung Ihrer Batterieproduktion?
Der Prozess zur Herstellung dieser Zellen ist nicht konventionell. Daher sind Fertigungstechnologie und die Fähigkeit, schnell Entwicklungen und Verbesserungen umzusetzen, entscheidend. Für die kosteneffiziente Herstellung integrierter Etiketten ist das Rolle-zu-Rolle-Verfahren grundlegend. Dabei wird das gesamte Etikett in einem kontinuierlichen Prozess gefertigt – genau daran arbeiten wir mit unseren Etikettenpartnern.
Derzeit werden viele Schaltungen noch separat gefertigt, oft auf Polyimid oder sogar klassischen Leiterplatten. Obwohl unsere Batterie direkt auf solche Substrate gedruckt werden kann, ist der entscheidende Schritt die Integration in einen vollständig kontinuierlichen Herstellungsprozess. Genau in diese Richtung bewegen wir uns: hin zu einem kontinuierlichen Rolle-zu-Rolle-Verfahren für das gesamte Etikett. Das wird deutlich niedrigere Kosten ermöglichen.
