Groot probleem met solid-state accu opgelost: 'Makkelijker te produceren'
© Ed Harvey
Wetenschappers uit Duitsland en China zeggen een belangrijk probleem met solid-state accu's te hebben opgelost. Ze hebben een nieuwe solid-state lithium-metaalbatterij ontwikkeld die zowel stabiel als duurzaam is en makkelijker te produceren zou zijn.
Solid-state accu's zijn veelbelovend voor de toekomst van elektrisch rijden. Door gebruik te maken van een vast in plaats van een vloeibaar elektrolyt, de stof die de anode en de kathode met elkaar verbindt, zou een veel grotere hoeveelheid energie kunnen worden opgeslagen. Ook zouden dergelijke accu's veel sneller opladen. Bovendien zijn vaste elektrolyten niet ontvlambaar, een probleem waar lithium-ion accu's nog altijd mee kampen.
Maar tot nu toe is het moeilijk gebleken om commercieel interessante solid-state accu's te ontwikkelen. Het productieproces is immers nog altijd heel duur. Volgens het Japan Science and Technology Agency kost de productie momenteel tussen de 400 en 2250 euro per kilowattuur, een prijs die 90 euro bedraagt bij lithium-ion accu's.
Veilig en duurzaam
Maar zelfs als de kosten kunnen worden gedrukt, is er nog een groot probleem, namelijk dat solid-state accu's na enkele honderden oplaadcycli al niet meer werken. Dat komt doordat de elektroden uitzetten en samentrekken wanneer de accu wordt opgeladen, waardoor ze uiteindelijk loskomen van het elektrolyt.
De onderzoekers uit China en Duitsland menen in het onderzoek, gepubliceerd in het vakblad Energy & Environmental Science, dat probleem te hebben opgelost. Zij hebben een additief op basis van nitraat ontwikkeld dat de productie van accu's mogelijk maakt die 'zeer veilig, duurzaam en eenvoudig te produceren' zijn. Het additief zorgt ervoor dat materialen die gebruikt worden in het elektrolyt beter bij elkaar passen, waardoor ze langer kunnen functioneren.
Goedkoper produceren
Het materiaal werd getest in verschillende accusoorten. De onderzoekers slaagden er onder andere in om cellen te ontwikkelen die meer dan 2000 laadcycli aankunnen. Ook werd het materiaal gebruikt om lithium-zwavelcellen te maken met een hoge energiedichtheid. Hoe hoger die dichtheid, hoe meer energie kan worden opgeslagen in een cel.
Door zwavel te gebruiken zouden accu's bovendien goedkoper geproduceerd kunnen worden, aangezien het materiaal in grote hoeveelheden aanwezig is op aarde. De wetenschappers zeggen dat hun accu met vergelijkbare productiemethoden is te maken als conventionele batterijen.
De ontdekking is volgens hoogleraar Francesco Ciucci van de Universiteit van Bayreuth een grote stap vooruit in de batterijtechnologie. "Dit onderzoek onderstreept het belang van het ontwerp van de moleculaire structuur bij het creëren van effectieve additieven voor quasi-vaste elektrolyten."