© Unsplash
Nieuw elektrolyt betekent stap richting batterijen die minder vaak hoeven te laden
Onderzoekers hebben een nieuw elektrolyt ontworpen dat de levensduur van lithium-metaalbatterijen aanzienlijk kan verlengen. Dit type batterij heeft een hogere energiedichtheid dan huidige lithium-ionbatterijen. Momenteel zijn er echter nog problemen met de levensduur.
Het elektrolyt is de stof die elektrische stroom kan geleiden door de beweging van ionen. In batterijen speelt de elektrolyt een cruciale rol bij het transport van ionen tussen de anode en de kathode, wat essentieel is voor de werking van de batterij.
Bij lithium-metaalbatterijen, batterijen die gebruikmaken van lithium in de anode (de negatieve pool van de batterij), kunnen echter problemen ontstaan met het elektrolyt bij herhaaldelijk gebruik. Dergelijke batterijen kunnen echter veel meer energie opslaan dan lithium-ionbatterijen. Het probleem oplossen kan er dus voor zorgen dat je smartphone of elektrische auto straks veel langer kan blijven draaien zonder opladen.
Een van de grootste uitdagingen is de vorming van zogenaamde dendrieten. Dendrieten zijn naaldachtige lithiumstructuren die zich kunnen vormen op de anode tijdens het opladen van de batterij. Deze dendrieten kunnen in de richting van de kathode (de positieve pool) groeien en, als ze die bereiken, kortsluiting veroorzaken, wat kan leiden tot oververhitting, brand of zelfs explosies.
Levensduur aanzienlijk verlengd, maar nog werk aan de winkel
Wetenschappers aan de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China hopen het probleem nu op te lossen. Zij ontwikkelden een elektrolyt met een unieke structuur, waarbij ionenparen zeer dicht op elkaar zijn geplakt. Deze structuur helpt het elektrolyt te stabiliseren en vermindert de vorming van dendrieten tijdens gebruik. De wetenschappers publiceerden er een studie over in vakblad Nature Energy.
Het nieuwe elektrolyt kan de levensduur van lithium-metaalbatterijen aanzienlijk verlengen, zeggen de wetenschappers. Zij bouwden er een testbatterij mee met een energiedichtheid van 500 wattuur per kilogram, het dubbele van batterijen die vandaag de dag op de markt zijn.
Na 130 laadcycli behield de batterij 91 procent van zijn capaciteit. Dat is al een stap vooruit, maar nog lang niet genoeg. De wetenschappers zijn nu van plan om de levensduur verder te verlengen tot meer dan 1.000 cycli en onderzoeken ook nieuwe batterijsystemen met nog hogere energiedichtheden.
Lees meer nieuws over energie en blijf op de hoogte met onze nieuwsbrief.