Nieuwe uitvinding vergroot levensduur en capaciteit van lithium-ion accu’s

Een nieuwe samenstelling van lithium-ion accu’s kan de levensduur van de batterijen vergroten en mogelijk zelfs verdubbelen. Ook kunnen batterijen een grotere capaciteit krijgen, waardoor zij meer energie kunnen opslaan.

Dit meldt de TU Delft in een artikel dat onlangs is verschenen in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications. De onderzoekers experimenteerden met de samenstelling van lithium-ion accu’s. Zij ontdekten dat door het toevoegen van een vijftal zouten aan de accu’s de vorming van de beschermlaag tussen het elektrolyt en zowel de anode als kathode gecontroleerder maakt.

Elektronen tegenhouden en lithium-ionen doorlaten

De beschermlaag speelt een cruciale rol in lithium-ion accu’s. De laag houdt elektronen tegen en laat lithium-ionen juist door. Deze lithium-ionen transporteren de energie in de batterij. Tijdens laadcycli beschadigt de beschermlaag en moet deze telkens opnieuw vormen. Dit proces consumeert lithium-ionen, die daardoor niet meer bruikbaar zijn in oplaadcycli. De capaciteit van de batterij loopt dan ook terug naarmate een accu meer oplaadcycli doorloopt.

Een nieuwe samenstelling van lithium-ion accu’s maakt nieuwe kenmerken mogelijk. De onderzoekers van de TU Delft voegen een vijftal zouten toe aan de samenstelling waaruit lithium-ion accu’s bestaan. Een van deze zouten was eerder niet bruikbaar voor dit doeleinde, aangezien het niet goed oplost in de cocktail van stoffen bestaat.

Marnix Wagemaker, hoogleraar elektrische energieopslag bij de TU Delft en hoofdauteur van de publicatie, is nauw betrokken bij de ontwikkeling. Wagemaker legt aan De Volkskrant uit dat de ‘chaos’ die de vier overige zouten in de cocktail veroorzaken, er ook toe leidt dat het zout dat eerder niet goed oploste dat nu wel doet. Wagemaker spreekt van een ‘mooie bijvangst’.

Aanwezig in breed scala aan apparaten

De ontwikkeling kan een grote impact hebben op het gebruik van lithium-ion accu’s. Dergelijke accu’s zijn te vinden in een breed scala aan apparaten. Denk hierbij aan smartphones, tablets en laptops, maar ook aan elektrische auto’s en fietsen. De accu’s zijn relatief kostbaar en spelen dan ook een belangrijke rol in de totale kosten van elektrische apparaten.

De uitvinding van de TU Delft kan uitkomst bieden. Door de levensduur te verlengen en mogelijk zelfs te verdubbelen gaan accu’s langer mee. Het vervangen van accu’s is hierdoor minder vaak nodig, wat het milieu ontlast en daarnaast de kosten verlaagt.

Nieuwe toepassingen mogelijk

Tegenover de Volkskrant wijst Wagemaker onder meer op LeydenJar, een Nederlands bedrijf dat accu’s ontwikkeld die meer energie kunnen opslaan. De accu’s van het bedrijf bieden 70% meer opslagcapaciteit. In de praktijk kunnen zij echter slechts 450 keer worden opgeladen, terwijl om bruikbaar te zijn in elektrische auto’s 800 oplaadcycli mogelijk moeten zijn. Wagemaker verwacht dat de technologie van de TU Delft kan helpen bij het dichterbij brengen van dit aantal.

Christian Rood, CEO van LeydenJar, bevestigt tegenover de Volkskrant dat zijn bedrijf de ontwikkeling van de TU Delft gaat testen. Rood stelt dat de ontwikkeling mogelijk kan bijdragen aan een toepassing voor een elektrische auto, maar dat testen noodzakelijk is.

Belangrijke stap voorwaarts

Wagemaker is optimistisch over de ontwikkeling. Wel geeft hij aan dat het onzeker is of een verdubbeling in levensduur daadwerkelijk haalbaar is. “Of in de praktijk een factor twee haalbaar is, weet ik niet. Maar zelfs 20 procent meer is al een belangrijke stap voorwaarts en het chaosconcept biedt kansen op verdere ontwikkeling”, zegt de hoogleraar tegen de krant.

Meer informatie over de uitvinding is beschikbaar in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications, waar door de onderzoekers een artikel over hun ontwikkeling is gepubliceerd.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Foto: VeComoHacerlo via Pixabay