Doorbraak in batterijen voor elektrische auto's: 500 mijl bereik met 12 minuten oplaadtijd

Onderzoekers van het Korea Advanced Institute of Science & Technology (KAIST) hebben een nieuwe vloeibare elektrolyt ontwikkeld die dendrietgroei voorkomt in lithiummetaalbatterijen, die verschillen van conventionele lithium-ionmodellen doordat ze puur lithium gebruiken in plaats van grafiet. Door dit verschil hebben ze een hogere energiedichtheid, wat zich vertaalt in een groter bereik bij hetzelfde gewicht. Tot nu toe werden deze accu's echter gehinderd door de vorming van dendrieten, kristallijne structuren die zich tijdens het opladen vormen en kortsluiting kunnen veroorzaken. De nieuwe vloeibare elektrolyt lost dit probleem op door de gelijkmatige afzetting van lithiumionen op het anodeoppervlak te bevorderen. Dit voorkomt de vorming van zwakke plekken waar zich anders dendrieten zouden vormen.

Record laadtijd en bereik

In laboratoriumtests konden KAIST-onderzoekers een batterij in slechts 12 minuten opladen van 5 tot 70%. Dit komt overeen met een actieradius van ongeveer 800 kilometer. De prestaties bleven stabiel gedurende meer dan 350 laadcycli. In een krachtigere versie werd een 80% lading bereikt in 17 minuten. Professor Hee Tak Kim benadrukt in de publicatie "Dit maakt de weg vrij voor een brede toepassing van elektrische voertuigen."

Vergelijking met huidige elektrische auto's

Huidige productiemodellen zoals de Tesla Model 3 en de Hyundai Ioniq 6 ondersteunen snellaadcapaciteiten tussen 200 en 250 kW bij moderne HPC-stations (high power charger). In de praktijk bereiken ze laadtijden van ongeveer 20 tot 30 minuten voor een lading van 10 tot 80%. Een actieradius tussen 400 en 600 kilometer is momenteel de norm, afhankelijk van de batterijvarianten en de rijomstandigheden.

800 kilometer in 12 minuten

De waarden die in het laboratorium voor lithium-metaalbatterijen werden behaald, overtreffen deze cijfers aanzienlijk: Een actieradius van 800 kilometer met een laadtijd van 12 minuten zou overeenkomen met een effectief laadvermogen van meer dan 400 kW. Dit zou elektrische auto's voor het eerst in de buurt brengen van de oplaadtijd van benzine- of dieselvoertuigen.

Voordelen voor elektrische mobiliteit

De hoge energiedichtheid van lithiummetaalbatterijen zou het mogelijk kunnen maken om het gewicht van voertuigbatterijen te verminderen of een grotere actieradius te bereiken met hetzelfde gewicht. Voor eindgebruikers betekent dit zowel kortere oplaadtijden als een rijbereik dat vergelijkbaar is met dat van conventionele voertuigen, waardoor een belangrijke hindernis voor de dagelijkse bruikbaarheid van elektrische auto's wordt overwonnen.

Hindernissen op weg naar serieproductie

Ondanks de indrukwekkende laboratoriumresultaten blijven er uitdagingen. De veiligheid van lithiummetaalanoden moet gegarandeerd worden onder echte omstandigheden, en de industriële productie van speciale elektrolyten kan duur zijn. Het valt ook nog te bezien hoe de batterijen zullen presteren in langetermijntests met een hoger aantal cycli. Pas als deze vragen beantwoord zijn, zullen autofabrikanten de technologie op grote schaal kunnen toepassen.

Vooruitblik

De resultaten, gepresenteerd in Nature Energybetekenen een belangrijke stap in de richting van krachtigere elektrische auto's. Als de technologie veilig en economisch naar serieproductie kan worden overgebracht, zou dit de elektrische mobiliteit in de komende jaren fundamenteel kunnen veranderen.