TexBatt – Textilbasierte autarke Batteriesysteme für textilintegrierte, flächig leuchtende Anzeigen
Teilvorhaben: Entwicklung von modifizierten leitfähigen Fadenmaterialien für den Einsatz in einem Silber-Zink-Element und grundlegende Untersuchungen zu dessen Integration in die Bekleidung
(BMBF 16SV6092)

Abstract

Leuchtende Elemente auf Schutzbekleidung rücken immer stärker in den Fokus der Entwicklungen. Dabei ist es wichtig, nicht nur die Leuchtelemente in die Bekleidung zu integrieren, sondern diese auch mit einer intelligenten textilintegrierten Steuerung und einer flexiblen, textilbasierten Stromversorgung zu verbinden. Genau dieser Aufgabe stellen sich die Partner im Projekt TexBatt, bei dem es darum geht, OLED/LED-Anzeigen in Arbeitsschutzbekleidung über einen leichten, flexiblen Akkumulator mit Strom zu versorgen.
Der Akku kann bequem über induktive Kopplung aufgeladen werden. Eine intelligente Steuerung sorgt dafür, dass die Beleuchtung entsprechend angesteuert werden kann.
Im Bereich der drucktechnisch erzeugten OLEDs konnten erhebliche Fortschritte für die Erzeugung in einem vollständigen Rolle-zu-Rolle-Prozess erzielt werden.

Aufgabenstellung

Ziel des Projektes ist die Entwicklung leichter, textilbasierter Akkus für eine zuverlässige, autarke Stromversorgung von OLED/LED-Anzeigen in der Bekleidung. Die Aufladung wird dabei unkompliziert und kabelfrei über eine induktive Kopplung realisiert.
Schwerpunkte des Projektes sind einerseits die webtechnische Realisierung eines Silber-Zink-Elementes aus modifizierten leitfähigen Fadenmaterialien in Kombination mit einem UV-vernetzbaren Elektrolyten auf Basis ionischer Flüssigkeiten (Abb. 1) und andererseits die Entwicklung und Integration von OLED-Modulen und deren Ansteuerung in Bekleidung.

Lösungsweg

Partner in diesem anspruchsvollen Projekt sind Unternehmen mit Fachkompetenz auf den Gebieten der Textiltechnik (Peppermint Holding GmbH, Ertex Jacquard), des Aufbaus flexibler OLEDs (3D-Micromac AG), der Batterieherstellung (Smart Battery Solutions GmbH) und deren Integration in Textilien (UVEX SAFETY Textiles GmbH, Interactive Wear AG) sowie ein Textilforschungsinstitut (TITV Greiz) und ein Polymerforschungsinstitut (Fraunhofer Insti­tut für Angewandte Polymerforschung).
Der Akkumulator kann bequem über induktive Kopplung wieder aufgeladen werden. Dafür sind gestickte Antennen in die Arbeitsschutzbekleidung und in einen Kleiderbügel integriert (Abb. 2). Eine intelligente Steuerung sorgt dafür, dass für verschiedene Einsatzzwecke der Arbeitsschutzbekleidung die Beleuchtung entsprechend angesteuert werden kann.
Die Verbindung zwischen den einzelnen elektronischen Komponenten wird über flexible Stromleitungen realisiert, die in entsprechend textil gestalteten Kabelkanälen unauffällig in der Jacke integriert sind.

Ergebnis/Anwendungen

Derzeit werden im Demonstrator flexible, sehr leichte Folieakkumulatoren eingesetzt, die konfektionstechnisch in die Jacke integriert sind. Geplant ist, diese zukünftig durch einen textilbasierten Akkumulator auszutauschen.
Daneben sind im Bereich der drucktechnisch erzeugten OLEDs erhebliche Fortschritte für deren Herstellung in einem vollständigen Rolle-zu-Rolle-Prozess erzielt worden. Es konnte gezeigt werden, dass sich die Performance von an Luft präparierten OLEDs nur wenig von der inert präparierter OLEDs unterscheidet. Lediglich die Lebensdauer ist wesentlich geringer.
Die OLEDs auf starren Substraten konnten problemlos mit einer flexiblen Kontaktierung aus-gestattet werden, so dass die Integration in den Demonstrator hervorragend gelöst worden ist.
Zum Projektabschluss wurden sieben Demonstratorjacken von UVEX gefertigt (Abb. 3), welche die im Projektverlauf entwickelten Teilkomponenten enthalten. Sie demonstrieren die Zielstellung einer textilintegrierten flächig leuchtenden Anzeige, betrieben mit einem textilummantelten Lithiumionen-Akku auf Folienbasis, welcher wiederum über ein induktives Lademodul aufgeladen wird.


Ansprechpartner

Dr. Yvonne Zimmermann
Tel.: 03661 / 611-310
Öffnet ein Fenster zum Versenden der E-Maily.zimmermann(at)titv-greiz.de


Interdigitalgewebe, beschichtet mit Festelektrolyten, und Messung der Leerlaufspannung; Betreiben einer digitalen Uhr mit der textil aufgebauten Zelle
Abb. 1: links – Interdigitalgewebe, beschichtet mit Festelektrolyten, und Messung der Leerlaufspannung; rechts – Betreiben einer digitalen Uhr mit der textil aufgebauten Zelle

unterschiedliche Spulengeometrie für die Antennen zum induktiven Laden der textilen Batterie; sticktechnisch erzeugte Antennenspule
Abb. 2: links – unterschiedliche Spulengeometrie für die Antennen zum induktiven Laden der textilen Batterie; rechts – sticktechnisch erzeugte Antennenspule

 
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