Tweet

0

Onderzoekers ontwikkelen monsterbatterij

Gaat dertig jaar mee

Zijn de dagen van de nederige lithium-ionbatterij geteld dankzij de eeuwig levende batterij?

Onderzoekers van de Amerikaanse Stanford-universiteit hebben een nieuw nanopartikelmateriaal gemaakt dat gebruikt kan worden om ‘eeuwig levende’ batterijen te maken. Die kunnen op hun beurt gebruikt worden bij elektriciteitsnetwerken.

Volgens de onderzoekers kan het materiaal gebruikt worden voor batterijen die wel dertig jaar meegaan. Het korte leven van grote batterijen is al langer een pijnpunt, maar dankzij deze ontdekking kunnen batterijen ontwikkeld worden die je honderd keer meer kunt opladen dan de batterijen van nu.

Doorbraak
De onderzoekers verklaren dat ze nanodeeltjes van een koperverbinding gebruikten om een batterij-elektrode te maken die goedkoop is om te maken, maar die veel kracht levert. Je kunt ze telkens opnieuw opladen, ze is enorm efficiënt en verschrikkelijk duurzaam.

De technologie heeft een erg hoog potentieel, aangezien ze het grootste struikelblok van windturbines en zonnepanelen kan oplossen. Je kunt ze namelijk alleen gebruiken wanneer het waait of wanneer de zon schijnt. De superbatterij zou dan energie vasthouden tot ze nodig is.

Hoewel de Amerikaanse onderzoekers de batterij zelf nog niet gebouwd hebben, zeggen ze dat de kristallijne, kopergebaseerde nanodeeltjes een erg belangrijk onderdeel zijn voor de elektroden.

Volgens laboratoriumtests overleeft de elektrode een verbluffende 40.000 laad- en ontlaadbeurten. Daarna kun je ze nog steeds tot 80% van haar originele capaciteit opladen. In vergelijking kun je de bekende lithium-ionbatterij maar vierhonderd keer op- en ontladen voor de batterij zo goed als kapot is.

“Laten we zeggen dat je de batterij ‘slechts’ enkele keren per dag opnieuw oplaadt”, zegt Colin Wessels, graduaatsstudent in materiaalwetenschap. “Dan nog kun je ze dertig jaar of langer gebruiken. Ideaal voor in het elektriciteitsnetwerk.”

Hoe werkt het?
Het lijkt erop dat de elektrode haar duurzaamheid te danken heeft aan de atomische structuur van het kristallijne koperhexacyanofaat dat gebruikt wordt. Deze kristallen hebben blijkbaar een open ‘raamwerk’ waardoor ionen - de elektrisch geladen deeltjes wier massale beweging de batterij oplaadt - gemakkelijk in en uit kunnen bewegen zonder de elektrode te beschadigen.

De meeste batterijen falen of gaan kapot doordat de kristalstructuur van de batterij te hard beschadigd wordt.

“Omdat de ionen zo vrij kunnen bewegen is de op- en ontlaadcyclus erg kort”, zeggen de onderzoekers. “Dat is belangrijk, want de kracht die je uit een batterij haalt staat in proportie tot de tijd die nodig is om de elektrode te ontladen.”

De onderzoekers zeggen dat ze op zoek moesten naar ionen van de juiste grootte, zodat ze gebruik konden maken van het open framework. Wanneer de ionen te klein zijn kleven ze aan één kant van het atoom; te groot en ze kunnen de kristalstructuur beschadigen wanneer ze in of uit de elektrode bewegen.