Door onderzoek met neutronen hebben wetenschappers van de TU Delft meer licht geworpen op de werking van oplaadbare Li-ion batterijen. Door de nieuwe inzichten in het precieze gedrag van de lithium-ionen in de batterijen kunnen deze efficiënter worden gemaakt zodat ze sneller kunnen worden geladen.

Het onderzoek (Neutron Depth Profiling, NDP) werd uitgevoerd met neutronen afkomstig van de Delftse onderzoeksreactor. Als een afschoten neutron opgevangen wordt door een lithium-ion, splitst dit in een tritiumkern en een heliumkern. Die twee deeltjes kunnen vervolgens worden gedetecteerd, waaruit kan worden afgeleid hoe de Li-ionen zich onder realistische (laad)omstandigheden in de batterij bewegen. Hierbij waren de onderzoekers met name geïnteresseerd in de interne weerstand van de batterij, die bepaalt hoe langzaam en efficiënt het opladen en ontladen verloopt.’

Uit het onderzoek blijkt dat er drie manieren zijn om de batterij efficiënter te maken. Deze zijn het aanpassen van de deeltjesgrootte van de elektrode, het aanpassen van het Li-ion geleidingsvermogen van de elektrode en de elektronische geleidbaarheid van de elektrode.
De nieuwe inzichten zijn volgens de onderzoekers direct in de praktijk toepasbaar.

De resultaten van het onderzoek werden onlangs gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Advanced Energy Materials.