Sneller laden van lithiumaccu’s dankzij vast elektrolyt

8 maart 2018, 13:59
Schema van de nieuwe elektrolyten. Afbeelding: Joel Varley / Lawrence Livermore National Laboratory.
Schema van de nieuwe elektrolyten. Afbeelding: Joel Varley / Lawrence Livermore National Laboratory.
Het is in de praktijk erg belangrijk, hoe snel lithium-ion-accu’s op te laden zijn. Daarom is dit aspect op het ogenblik één van de zwaartepunten van het onderzoek. Elektrolyten van vaste stof zouden niet alleen een kortere oplaadtijd, maar door hun geringere brandbaarheid ook meer veiligheid bieden.

Eén ding valt op bij het nieuws rondom lithiumaccu’s: Veel van de bij universiteiten en andere instellingen onderzochte verbeteringen zullen waarschijnlijk nooit in de praktijk worden toegepast en al snel weer vergeten worden. Toch is het spannend om te volgen, wat er zich op dit veelbelovende onderzoeksterrein afspeelt. Accu’s met elektrolyten van vaste stof zouden weleens tot de resultaten kunnen behoren, die wel toekomstperspectief hebben.

Onderzoekers van Lawrence Livermore National Laboratory en National Institute of Standards and Technology werken aan een nieuw soort accu’s met een vast elektrolyt.
 Daarbij werden broomatomen vervangen door koolstofatomen. Door deze manipulatie kunnen de lithium-ionen zich sneller verplaatsen, wat uiteindelijk leidt tot sneller opladen.

Het grootste probleem bij het ontwikkelen van vaste stof-accu’s is de elektrolyt, omdat de bewegelijkheid van de ladingsdragers vaak wordt belemmerd bij gebruik van een vast elektrolyt. Andere probleemgebieden zijn de stabiliteit over langere tijd en de technische behandeling. Sommige aspecten zitten elkaar in de weg: Om de lithium-ionen snel te laten passeren, moet het elektrolyt dun zijn, maar dat maakt de fabricage lastiger en is nadelig voor de stabiliteit. Volgens de onderzoekers biedt het materiaal closo-boraan een uitweg uit deze dilemma’s. Bij deze stof zitten boor-waterstof-moleculen op de hoeken van een veelhoek (octaëder of icosaëder). Boranen behoren weliswaar tot de elektrochemisch stabiele materialen, maar de thermische stabiliteit laat te wensen over.

Een oplossingsstrategie is nu om individuele booratomen te vervangen door koolstofatomen. Het resultaat is een soort zout, dat bestaat uit positieve lithium-kationen en negatieve closo-boraan-anionen. Door het koolstofatoom wordt een boron een dipool, die de lithium-ionen gemakkelijker laat passeren. Op het ogenblik wordt verder gewerkt aan de optimalisatie van de nieuwe elektrolyten. Of we dus binnenkort echte vaste stof-accu’s op basis van boronen zullen zien, moeten we dus nog afwachten.
 
Reacties worden ingeladen...
gerelateerde items