Lithium-ionaccu's en gebruikers hebben een diepe liefde-haatverhouding. We hebben deze accu's nodig om onze mobiele apparaten en elektrische auto's van stroom te voorzien, maar we klagen tegelijkertijd over zaken als hun neiging tot instabiliteit. Gelukkig heeft een van de uitvinders van de lithium-ionaccu, professor John Bannister Goodenough, samen met een groep collega's een nieuwe solid-state technologie gepresenteerd die kan leiden tot veel veiligere accu's, met drie keer de energiedichtheid van de huidige ontwerpen.
Achtergrond
Correct gefabriceerd zijn lithium-ionaccu's relatief stabiel. De problemen beginnen wanneer we steeds meer van ze eisen, toleranties uitdagen en proberen ze sneller op te laden. Het basisontwerp is nog steeds hetzelfde: anode, kathode en elektrolyt. Bij te agressieve laad- en ontlaadprocessen ontwikkelt de accu dendrieten die zich door de elektrolyt uitbreiden, wat leidt tot een kortsluiting in de accu, met de mogelijkheid van brand (en zelfs een explosie). Een mogelijke oplossing hiervoor is het concept van de solid-state accu, die in essentie de vloeibare elektrolyt vervangt door een vaste variant.
De nieuwe technologie
Een team van ingenieurs waarvan John Goodenough deel uitmaakt, een van de 'vaders' van de lithium-ionaccu's, heeft onlangs een nieuwe solid-state technologie gepresenteerd die de prestaties van accu's in de toekomst drastisch zou kunnen veranderen. De sleutel achter deze ontwikkeling is het gebruik van een glaselektrolyt. Dit vertaalt zich in lagere kosten, hogere energiedichtheid (tot drie keer die van het Li-ion-equivalent) dankzij het gebruik van een anode gemaakt van alkalimetaal, acceptabele laadtijden, betere veiligheid (aangezien het niet brandbaar is) en de mogelijkheid om in extremere omgevingen te werken, met minimale temperaturen van -20 graden Celsius.
Goodenough, 94 jaar oud, werd gepresenteerd als onderdeel van het team, maar het onderzoek zelf werd geleid door María Helena Braga, van de afdeling Werktuigbouwkunde aan de Universiteit van Texas. Braga benadrukte de lage kosten van deze technologie vanwege de mogelijkheid om meer gebruik te maken van natrium. Het beste is dat ze niet de enigen zijn die aan zoiets werken. Onderzoeker Masahiro Tatsumisago van de Universiteit van Osaka heeft ook het gebruik van glas als elektrolyt onderzocht, en een samenwerking tussen Samsung en MIT gaat in dezelfde richting.
