Doorbraakbatterij is brandveilig, op waterbasis, organisch, duurzaam en recyclebaar
Een onderzoeksteam van de Tohoku Universiteit, in samenwerking met Nitto Boseki Ltd., heeft een nieuw organisch redox polymeer ontwikkeld dat een aantal grote uitdagingen in de ontwikkeling van veiligere en duurzamere batterijen op waterbasis oplost. Het onderzoek - gepubliceerd in het Polymer Journal - geeft details over een hoogwaardig elektrodemateriaal dat compatibel is met waterige elektrolyten en recyclebaar is.
Organische batterijen, die polymeren gebruiken die gemaakt zijn van elementen die in de aarde overvloedig aanwezig zijn, hebben bewezen een veelbelovend wetenschappelijk onderzoeksgebied te zijn. Maar veel van de beste organische moleculen die gebruikt worden om lading op te slaan zijn hydrofoob, waardoor ze niet goed presteren in systemen op waterbasis.
Dit Tohoku-onderzoeksteam loste dit op door een organische molecule met hoge capaciteit, hydrochinon genaamd, chemisch te verbinden met polyallylamine - een in water oplosbare polymeerruggengraat. De nieuwe polymeerstructuur is niet alleen geschikt voor accu's op waterbasis, maar maakt ook gebruik van elektrostatische afstoting om een veel voorkomende nevenreactie te voorkomen die de prestaties van hydrochinon belemmert.
Als proof-of-concept bouwde het onderzoeksteam een "polymeer-lucht" batterij met het nieuwe materiaal. De batterij vertoonde een hoge duurzaamheid in de uitgevoerde tests, waarbij slechts 1% van de capaciteit verloren ging in meer dan 100 cycli. Door het gebruik van een elektrolyt op waterbasis is er ook geen brandgevaar zoals bij conventionele batterijen.
Ongeveer 10 dagen geleden berichtten wij over een soortgelijk resultaat, dat de groeiende trend in recyclebaarheidsgericht ontwerp van batterijen benadrukt. In dat onderzoek creëerde een MIT-team een zelfassemblerende elektrolyt gemaakt van Kevlar-achtige moleculen die opgelost konden worden in een organisch oplosmiddel voor eenvoudige recycling. Het nieuwe polymeer van de onderzoekers van de Tohoku Universiteit is ook recyclebaar, maar met een iets andere aanpak - het kan door zuurbehandeling worden afgebroken tot de grondstoffen.
Bron(nen)
