EV's met groot bereik die snel kunnen worden opgeladen: Nieuwe batterij volledig opgeladen in 15 minuten bij 1.747,6 W/kg

Lithium-metaal accu's beloven aanzienlijk meer energie op te kunnen slaan en te kunnen werken in moeilijkere omgevingen dan conventionele lithium-ion accu's die de meeste moderne elektronica van energie voorzien. Het bereiken van hun volledige commerciële potentieel wordt echter belemmerd door de langzame, inefficiënte beweging van elektronen en ionen over de grens tussen de structurele onderdelen van de accu en de elektrolyt, een proces dat bekend staat als ladingsoverdracht. Wanneer deze overdracht traag verloopt, veroorzaakt het ongewenste chemische reacties die dendrieten vormen - gevaarlijke, naaldachtige metaalgroei die de prestaties van de batterij verpest en zelfs plotselinge branden of explosies kan veroorzaken tijdens ultrasnel laden.

Om deze belangrijke beperking te overwinnen, heeft een team van onderzoekers, voornamelijk van de Chinese Universiteit voor Wetenschap en Technologie, de elektrolyt van de batterij op moleculair niveau opnieuw ontworpen. Het team, dat gedetailleerd verslag doet in het tijdschrift Nature Energy, ontdekte een manier om de ladingsoverdracht te versnellen door de moleculen van het oplosmiddel in de vloeistof te herstructureren.

In plaats van een standaardconfiguratie, rangschikten de onderzoekers de moleculen zodanig dat ze vlakke, sterk georganiseerde paden vormden, die ze planair uitgelijnde elektronenkanalen noemden. Dit unieke structurele ontwerp creëert een veel sterkere en efficiëntere verbinding tussen de bewegende elektronen en de lithiumionen. Door deze verbinding te stroomlijnen, versnellen de nieuw ontworpen kanalen de onderliggende chemische reacties aanzienlijk en elimineren ze de trage omstandigheden die gevaarlijke dendrieten creëren.

Toen het team hun ontwikkelde elektrolyt testte in echte lithium-metaalbatterijcellen van industriële grootte, waren de resultaten zeer succesvol. Dankzij de vlakke elektronenkanalen konden de accu's stabiel en veilig 100% bereiken in 15 minuten bij een laadstroomdichtheid van 1.747,6 W/kg.

Dit onderzoek biedt een betrouwbare blauwdruk voor het overwinnen van de extreme elektrochemische hindernissen die er momenteel voor zorgen dat accu's met een hoge capaciteit van de volgende generatie niet op de consumentenmarkt komen. Als deze technologie gecommercialiseerd wordt, zouden we EV's met een groter bereik en sneller opladen kunnen zien.