Met deze techniek is een batterij tot wel 20.000 keer op te laden

De onderzoekers hebben meer een belangrijke verbetering aangebracht in de kathodes, die in een batterij de positieve pool vormen, van zogenoemde all-solid-state lithiumbatterijen (ASLB's). Dat zijn batterijen die vaste elektrolyten gebruiken in plaats van vloeibare, wat ze veiliger en efficiënter kan maken dan de gebruikelijke lithium-ion batterijen.

Traditionele kathodes in ASLB’s bevatten verschillende extra stoffen die zelf niets doen aan de elektriciteitsoverdracht, maar wel helpen om de stroom goed te laten verlopen. Deze additieven zijn echter niet goed compatibel met de andere lagen in de kathode. Die lagen vervormen tijdens het gebruik van de batterij. Dit kan problemen veroorzaken die de levensduur van een ASLB aanzienlijk beperken.

Hogere capaciteit

De onderzoekers hebben een nieuwe strategie ontwikkeld waarbij ze een homogeen materiaal gebruiken. Dat beschrijven ze in een paper in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Energy. Dit materiaal kan ladingen efficiënt verplaatsen zonder dat er bijkomende additieven nodig zijn. 

Tests tonen aan dat met dit nieuwe kathode-ontwerp batterijen gemaakt kunnen worden met een capaciteit van 250 milliampère-uur (mAh) per gram. Dat is veel hoger dan de capaciteit van traditionele lithium-ion batterijen. Ook de energiedichtheid is hoger dan die van traditionele batterijen. 

Veel langere levensduur

Maar het meest opvallende aan dit ontwerp, is dat de kathode na een groot aantal laadcycli amper volume verliest. Na 20.000 cycli, een volledige ontlading en oplading van de batterij, verliest de kathode slechts 1,2 procent van zijn volume. Volgens de onderzoekers kan de technologie ertoe leiden dat vastestofbatterijen, maar ook lithium-ion- en andere batterijsoorten in de toekomst veel langer meegaan.

Lees meer over energie, of blijf op de hoogte met de Bright Nieuwsbrief.