Doorbraak: vastestofbatterijen die langer meegaan dan hun lithium-ionbroertjes
© Unsplash
Onderzoekers hebben een vastestofbatterij ontwikkeld die in slechts enkele minuten volledig kan worden opgeladen. Bovendien beweren de makers dat die 6.000 volledige laadcycli aankan en het rijbereik van elektrische auto’s aanzienlijk kan verbeteren.
De grote innovatie bij dit ontwerp is dat gebruik wordt gemaakt van een anode, de pool van een batterij waarlangs stroom een apparaat binnenstroomt, die deels gemaakt is uit lithium-metaal. In commerciële batterijen wordt vandaag de dag grafiet gebruikt in de anode. Volgens Xin Li, een van de auteurs van het onderzoek waarin de nieuwe batterijtechnologie wordt beschreven, hebben anodes met lithium-metaal een drastisch hogere capaciteit dan anodes waarin grafiet wordt gebruikt.
Belangrijk probleem bij vastestofbatterijen
De ontwikkeling van vastestofbatterijen, die een kortere laadtijd en hogere capaciteit beloven vergeleken met batterijen die vandaag op de markt zijn, wordt geplaagd door een paar hardnekkige problemen. Een daarvan is de vorming van dendrieten op het oppervlak van de anode wanneer een batterij wordt gebruikt. Dat zijn kleine uitsteeksels van metaal die zich op de anode ophopen.
Wanneer die het vaste elektrolyt bereiken, de stof tussen de twee polen, ontstaat er kortsluiting en kan je de batterij niet meer gebruiken. Met dit nieuwe ontwerp wordt de vorming van die dendrieten tegengehouden. Daardoor zouden batterijen gemaakt kunnen worden die na 6.000 laadbeurten nog een capaciteit van 80 procent overhouden, aanzienlijk beter dan lithium-ionbatterijen.
Snellere laadtijd
Niet alleen moet de innovatie vastestofbatterijen opleveren die langer meegaan. Ook moet dat ervoor zorgen dat ze sneller kunnen worden opgeladen, zeggen de wetenschappers. Laadtijden van 10 minuten zouden volgens hen mogelijk moeten worden.
Komt dit ook echt op de markt?
Het moet gezegd worden: het lijkt alsof je elke week wel iets leest over een nieuwe innovatie die vastestofbatterijen mogelijk moet maken. Vaak gaat het echter enkel om wetenschappelijk onderzoek. Om dergelijke technologieën op de markt te brengen, moeten andere belangrijke uitdagingen worden overwonnen. Hoewel sommige materialen in laboratoriumcondities de heilige graal van batterijtechnologie lijken te zijn, kan het best zijn dat dit in de realiteit niet zo is, of dat de productie moeilijk op te schalen is.
Voor dit specifieke onderzoek bouwden de onderzoekers een batterijcel die ongeveer zo groot is als die die je in je smartphone zou terugvinden. Dat is een orde van grootte groter dan cellen die tijdens veel andere onderzoeken worden geproduceerd, zeggen zij. Hoewel over een potentieel productieproces nog niet wordt gesproken, zeggen zij wel dat dit ‘een belangrijke stap in de richting van meer praktische vastestofbatterijen’ zou kunnen zijn.