Aan kleine apparaten zoals medische sensoren, smartwatches en andere Internet of Things-tools worden hoge eisen gesteld. Zo moeten de apparaten zo lang mogelijk werken, hoge prestaties leveren en binnen enkele seconden kunnen worden opgeladen. Een nieuw soort batterij op basis van water biedt uitkomst.
De batterij is ontwikkeld door onderzoekers van de TU Delft en de Nationale Universiteit van Singapore. Het gaat om zogeheten pseudocondensatoren. Dit is een type elektrochemische condensatoren die energie opslaan via faradaïsche reacties. Dit zijn redoxreacties aan het elektrodenoppervlak. Pseudocondensatoren bieden belangrijke voordelen. Zo kunnen de condensatoren een grote hoeveelheid energie opslaan in een beperkte ruimte. Ook kunnen zij direct worden opgeladen.
Afweging tussen vermogen en energie
De batterijtechnologie waarover we tot nu toe beschikken vraagt om een afweging tussen vermogen en energie. Zo kan je een batterij ontwerpen om meer energie op te slaan, maar dat betekent dan ook dat deze energie langzamer kan leveren. Tegelijkertijd kun je een condensator ontwikkelen die in korte tijd een hoog vermogen kan leveren, maar deze kan hierdoor minder energie opslaan.
De nieuwe batterij ontwikkeld door onderzoekers van de TU Delft en de Nationale Universiteit van Singapore biedt uitkomst. De batterij combineert hoge en snelle energieopslag met snelle energieafgifte. De technologie is gemaakt van gemodificeerde polymeren en 2D-materialen.
Diverse voordelen
De technologie biedt volgens de onderzoekers diverse voordelen. Zo is de batterij buigzaam, waarbij buigen niet tot prestatieverlies leidt. Dit maakt het onder meer mogelijk de batterij op nieuwe manieren in kleine toepassingen te integreren. Daarnaast kent het materiaal een hoge stabiliteit en verslechterd het niet, ook niet na 100.000 keer opladen.
Een ander belangrijk voordeel waarop de onderzoekers wijzen is flexibiliteit in grootte. Zo is het ontwerp schaalbaar, en kan het hierdoor ook gebruikt wordt voor elektrische voertuigen (EV’s). “De condensator kan bijvoorbeeld ervoor zorgen dat auto’s sneller starten of dat bussen op condensatorvoeding minder vaak hoeven te worden opgeladen”, melden de onderzoekers.
Niet brandbaar
De onderzoekers wijzen ook op de veiligheid. Zo maakt de batterij gebruik van een waterig elektrolyt, dat hierdoor niet brandbaar is. Dit is een groot voordeel, aangezien accubranden berucht lastig te branden zijn. Zo maakt de brandweer in Nederland gebruik van bakken met water waar een EV die in brand is gevlogen in kan worden getakeld, met als doel herontbranding van de accu tegen te gaan.
Tot slot is de batterij milieuvriendelijk en eenvoudig recyclebaar. Zo zijn de pseudocondensatoren in water oplosbaar, waardoor zij na demontage uit een apparaat eenvoudig kunnen worden gerecycled en geregenereerd.
Meer informatie over de nieuwe batterij is te vinden in een artikel in Nature Communications, waar de onderzoekers meer details over hun bevindingen delen.
