Dit flinterdunne laagje kan je batterij veel langer laten meegaan

Een nieuw ontwikkeld toevoegsel remt de slijtage van de grafietanode in lithium-ionbatterijen sterk af. Uit tests in het lab blijkt dat de anode na 1.000 laadcycli nog 95,6 procent van haar capaciteit overhield.

De anode is de negatieve pool van een batterij en bestaat grotendeels uit grafiet. Bij de eerste laadbeurten reageert een deel van de vloeistof tussen de polen, de elektrolyt, met dat grafiet. Daarbij ontstaat een dun beschermlaagje dat lithiumionen doorlaat en verdere chemische reacties afremt. Als dat laagje na verloop van tijd instabiel wordt, verliest de batterij sneller capaciteit.

Onderzoekers van het Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) ontwikkelden een toevoegsel om dat probleem tegen te gaan, zo schrijven ze in het vakblad Energy & Fuels. Het toevoegsel, pentafluorfenylthiofeenimine (FPTI), reageert vroeg in het proces en helpt het beschermlaagje opbouwen.

Zwavel- en stikstofverbindingen uit het molecuul komen in het laagje terecht en het fluorrijke deel een levert laag op die rijk is aan lithiumfluoride. Het gevolg is dat lithiumionen makkelijker passeren. Bij de hoogste dosis zakte de weerstand van het laagje van 7,6 naar 2,2 ohm.

Hoe meer, hoe beter

De onderzoekers voegden 2 of 4 milligram FPTI toe per milliliter elektrolyt. Met de laagste dosis bleef na 1.000 cycli 89,4 procent van de maximale capaciteit over. Met de hoogste dosis was dat 95,6 procent. Zonder het toevoegsel bleef 62,7 procent over en ging de capaciteit al veel eerder achteruit.

De percentages hierboven zijn gemeten in testopstellingen, niet in batterijen zoals die in je elektrische auto of smartphone. Of het materiaal ook in commerciële batterijen werkt, is nog niet duidelijk. Daarvoor zijn volgens de onderzoekers tests nodig met grotere cellen en onder uiteenlopende omstandigheden.