Paul van Gerven
23 jun 2017

Startup Domicro wil een platte en flexibele zilver-zink-batterij kunnen printen. Het eerste prototype is al gereed.

Met de opkomst van het internet of things en flexibele elektronica is het duidelijk dat er een groeiende markt is voor platte en flexibele voedingsbronnen. Domicro pakt de handschoen op en is met de ontwikkeling ervan begonnen. Aanvullende eis van de Eindhovense startup: de batterijen moeten worden geprint met inkjet, zodat ze naadloos passen in het productieproces van hybride elektronica (zie kader).

Domicro koos als basis voor zijn batterijsysteem niet voor lithiumionen, maar voor het minder bekende zilver-zink-koppel, dat onbelast 1,55 volt spanning levert. Dit elementaire duo heeft ook een hoge energiedichtheid en kan in een volledig uitontwikkeld ontwerp zelfs beter presteren dan lithiumion. Inkjet is daartoe ideaal, omdat zaken als vormfactor en elektrische eigenschappen betrekkelijk eenvoudig zijn aan te passen aan de gestelde eisen.

Foto: Domicro

Contouren

De eigenschappen van een geprinte batterij hangen af van de verhouding en de concentratie van de actieve materialen, alsmede van het ontwerp en de vormfactor. Na een voorselectie van materialen en optimalisatie voor inkjet printte Domicro eerst een eenvoudige vlakke batterij om de functionele prestaties te bestuderen, met name sleuteleigenschappen als de opencircuitspanning, interne weerstand, capaciteit en herlaadbaarheid. Vervolgens werden die stap voor stap verbeterd door materiaalgebruik en ontwerp- en printparameters te variëren.

Dat leidde tot dusdanig drastische verbeteringen dat de contouren van de printbare zilver-zink-batterij inmiddels goed zichtbaar zijn. Domicro print herlaadbare prototypes die 1,5 volt leveren als enkele cel of 3,0 volt als dubbele. Ze leveren tijdens ontladen een constante spanning, die niet afhangt van hoever de batterij is ontladen. Ze kunnen minstens zes keer worden opgeladen.

Verhogen

Een aantal zaken behoeft verdere verbetering. De interne weerstand werd al verlaagd, alsook het tempo waarin die toeneemt door gebruik, maar beide moeten nog verder omlaag. Dat zal ook de stabiliteit van de materialen en dus de levensduur van de batterij ten goede komen. Domicro onderzoekt nu op fundamenteel-fysisch niveau waar de knelpunten zitten en hoe die kunnen worden opgelost. Op langere termijn wil de startup gaan werken met gestapelde structuren om de capaciteit te verhogen.