© Unsplash
Toevallige doorbraak brengt vastestofbatterij stap dichterbij
Wetenschappers hebben per toeval een nieuwe techniek ontwikkeld waarmee vastestofbatterijen geproduceerd kunnen worden. Dat type accu kan het rijbereik van elektrische auto's fors verhogen en deze batterijen zijn een stuk veiliger.
In tegenstelling tot traditionele lithium-ionbatterijen, waarin een vloeibare elektrolyt (het medium dat de twee polen met elkaar verbindt) wordt gebruikt om ionen tussen de elektroden te transporteren, maken vastestofbatterijen gebruik van een vast elektrolytmateriaal. Aan dat materiaal hebben ze hun naam te danken.
Dit vaste elektrolyt biedt tal van voordelen, waaronder een hogere energiedichtheid en een langere levensduur. Het ontbreken van vloeibare componenten maakt de batterijen tegelijkertijd minder vatbaar voor lekken, oververhitting en brandgevaar. Vastestofbatterijen worden ook wel eens de 'heilige graal van batterijtechnologie' genoemd.
Technische uitdagingen
Hoewel vastestofbatterijen veelbelovend zijn, zijn er nog enkele technische uitdagingen te overwinnen voordat ze op grote schaal kunnen worden toegepast. Een van die uitdagingen is de groei van zogenaamde lithium-dendrieten, structuren die de batterij tijdens het gebruik kunnen beschadigen.
Een team van Amerikaanse wetenschappers zegt nu dit probleem te hebben opgelost. Eerst ontwikkelden ze een theorie die moest verklaren waarom de schadelijke structuren ontstaan. Daarna bedachten ze een manier om de groei daarvan tegen te gaan.
Veel energie, zonder veiligheid op te offeren
Dat deden ze door een nieuwe laag, rijk aan fluor, toe te voegen aan de kant van de kathode, een van de twee elektroden van de batterij. Dendrieten groeiden namelijk richting de kathode als batterijen gebruikt werden. Ook aan de kant van de anode werd een nieuwe laag toegevoegd aan de batterij die de groei van dendrieten onderdrukt.
"Bij huidige lithium-ion-batterijen geldt dat als je een hoge energie bereikt, je de veiligheid opoffert", zei Chunsheng Wang, een van de auteurs van de studie, die gepubliceerd werd in het vakblad Nature, aan Maryland Today. De vastestofbatterijen zouden volgens Wang zowel een hoge energiedensiteit als een hoge veiligheid behalen.