Deze batterij kan zichzelf ‘genezen’ en voor een dubbele actieradius zorgen

Wetenschappers hebben een batterij ontwikkeld met materiaal dat zichzelf kan genezen. Wanneer dit materiaal als anode in lithiumzwavelbatterijen wordt gebruikt, dan zou dat de weg kunnen effenen naar elektrische auto’s met een dubbel zo grote actieradius.

Onderzoekers proberen al jarenlang om lithiumzwavelbatterijen te ontwikkelen. Dat zijn batterijen met een anode van lithiummetaal en een kathode van zwavel, verbonden door een vast elektrolyt. In theorie kunnen die veel meer energie per kilogram opslaan dan bestaande lithium-ionbatterijen. Een belangrijke drempel is echter dat lithiumzwavelbatterijen snel kapot gaan, omdat het zwavel tijdens een laadcyclus uitzet. Dat leidt tot structurele degradatie en beïnvloedt daarmee de levensduur van de batterijen. 

Oplossing voor het degradatieprobleem 

Een onderzoeksteam aan de universiteit van Californië - San Diego denkt het probleem te hebben opgelost. In een paper die in vakblad Nature werd gepubliceerd, beschrijft het een nieuwe manier om zwavelkathodes te produceren. Het gebruikte materiaal bestaat uit zwavel in kristalvorm, waar jodium aan werd toegevoegd.  

Het resulterende materiaal heeft een aantal eigenschappen die het een goede kandidaat maken voor gebruik in kathodes.Het materiaal geleidt het volgens de wetenschappers veel beter elektriciteit dan kristallen zonder jodium. In een persbericht spreken zij van een geleidbaarheid die ‘100 miljard keer groter is’ dan bij niet gedopeerde zwavelkristallen.

Maar wellicht minstens even belangrijk, is dat het materiaal zichzelf kan ‘genezen’ na een laadbeurt. Dat komt omdat het smelt bij lage temperaturen, ongeveer 65 graden Celsius. Doordat de kathode kan smelten, kan de oorspronkelijke vorm altijd opnieuw worden gemaakt, wat het degradatieprobleem op zou moeten lossen.

Vuurdoop

Het nieuwe kathodemateriaal heeft al een vuurdoop ondergaan. De wetenschappers hebben het al gebruikt in een kleine testbatterij. Die onderging 400 volledige laadcycli. Daarna had die nog 87 procent van zijn capaciteit over. Ter vergelijking: Apple ontwierp de batterijen van de iPhone 15 om na 1000 laadcycli nog 80 procent van hun capaciteit over te hebben. 

Hoewel commerciële lithium-ionbatterijen dus nog altijd een langere levensduur hebben, begint de lithiumzwavelbatterij een inhaalmanoeuvre uit te voeren. Toch is er nog veel werk aan de winkel voordat de technologie klaar is om op de markt te worden gebracht. Dat zegt Ping Liu, een van de auteurs van de paper, in het persbericht van de universiteit. Het team wil het ontwerp nu verder verfijnen en grotere versies produceren.

Meer over energie, of blijf op de hoogte via de gratis Bright Nieuwsbrief.