Nieuwe flexibele lithiumbatterij die bijna alles weerstaat

Lithium-ionbatterijen hebben voor altijd veranderd hoe we onze apparaten maken en gebruiken. Maar we zijn ons zeer bewust van hun beperkingen. Een daarvan is veiligheid, en in de loop der tijd hebben we meerdere gevallen geregistreerd van batterijen die in miniatuurbommen veranderden. Dat gedrag houdt direct verband met hun ontwerp, dus een groep onderzoekers van de Johns Hopkins University heeft een prototype van een Li-ionbatterij gemaakt op basis van een waterig elektrolyt dat niet giftig, niet ontvlambaar is en gemakkelijk kan buigen.

Je bent omringd door lithiumbatterijen. Misschien heb je er niet te veel over nagedacht, maar het is waar. Je smartphone heeft er een. Je tablet weer een. De smartwatch, de fitband. Je laptop heeft meerdere cellen. Al die weggegooide telefoons die je in de la bewaart, hebben nog steeds hun batterijen. Vapes, gamepads, koptelefoons, e-readers, draadloze toetsenborden en muizen. Gereedschap. We zouden bijna kunnen zeggen dat lithiumbatterijen zijn zoals plastic... een centraal onderdeel van ons moderne leven.

De gevaren van lithium-ion

Helaas zijn ze verre van perfect. We waarderen hun vermogen om energie op te slaan, maar als ze catastrofaal falen, is het resultaat altijd vuur. De reden achter die reactie zit in het elektrolyt, bestaande uit een combinatie van ontvlambare lithiumzouten en verschillende giftige chemicaliën. Als de barrière die de anode van de kathode scheidt, kapotgaat, krijgen we een kortsluiting en hitte in een kleine ruimte. En wanneer al die hitte het elektrolyt en de zuurstofrijke kathode bereikt... fzzzzt!

Een waterig alternatief

Dus wat voor alternatief hebben we? Een daarvan is de zogenaamde waterige batterij, die het traditionele elektrolyt vervangt door een zoutoplossing. Het probleem is dat ze te zwak zijn voor een commercieel levensvatbare toepassing, maar een groep onderzoekers van het Applied Physics Laboratory van de Johns Hopkins University lijkt de spijker op de kop te hebben geslagen. Via een reeks prototypes stelden de experts vast dat als ze de concentratie lithiumzouten in het elektrolyt verhogen en het mengen met een polymeer, ze de spanning kunnen verhogen van 1.2 naar 4 volt, een parameter die vergelijkbaar is met die van huidige batterijen.

Robuust en flexibel

Maar het verhaal eindigt daar niet. De batterij is niet giftig, niet ontvlambaar, kan werken zonder beschermende behuizing en is flexibel als een contactlens. Daar komt nog bij dat hij buitengewoon robuust is: de makers knipten prototypes met een schaar, gooiden ze in zout water, simuleerden ballistische inslagen en staken ze zelfs in brand, zonder gevolgen. Sterker nog, een van de verbrande delen bleef honderd uur lang functioneren.

Naar de markt

En het beste is dat het niet gaat om een technische gril die permanent aan een laboratorium is gekluisterd. Het verantwoordelijke team is al in contact met verschillende fabrikanten om de nieuwe chemie te integreren in de bestaande Li-ion-productielijnen.

Het proces zou veel sneller verlopen dan we denken, met waterige batterijen die binnen minder dan 24 maanden op de markt komen. Het enige dat nog moet gebeuren is het optimaliseren van het elektrolyt om de laadcycli te verhogen. Een goede traditionele Li-ioncel ondersteunt duizend cycli, maar waterige batterijen slechts 10 procent.

Bron: Wired

Officiële aankondiging: Klik hier