Nieuwe batterijtechnologie: Doorbraak in Zuid-Koreaans lab belooft grotere energiedichtheid en levensduur

Volgens Advanced Scienceis het kernprincipe achter een nieuw systeem, ontwikkeld door Zuid-Koreaanse onderzoekers, een in-situ "in elkaar grijpende elektrode-elektrolyt" (IEE) structuur, waarin de elektrode- en elektrolytcomponenten permanent aan elkaar vastzitten. In tegenstelling tot conventionele, gelaagde lithium-ioncellen, voorkomt deze nauwe vergrendeling structurele verzwakking als gevolg van laadcycli.

Hoge batterijprestaties in eerste tests

In laboratoriumtests bereikten prototypecellen die ontwikkeld waren met behulp van een IEE-structuur een gravimetrische energiedichtheid van 403,7 Wh/kg en een volumetrische dichtheid van 1300 Wh/L. Deze waarden zijn aanzienlijk hoger dan de huidige serieaccu's zoals de 4680 cel van Tesla (241 Wh/kg, 643 Wh/L).

Geschiktheid voor siliciumanoden

Een belangrijk voordeel van de IEE-structuur is de geschiktheid voor siliciumanoden. In theorie kan silicium ongeveer tien keer meer lithiumionen opslaan dan grafiet, maar het lijdt onder aanzienlijke volumeveranderingen tijdens het opladen, wat de levensduur tot nu toe ernstig heeft beperkt. De vaste verbinding in het IEE-ontwerp stabiliseert de anode en absorbeert deze spanningen, waardoor het gebruik van silicium als actief materiaal praktischer zou kunnen worden.

Technologie op laboratoriumschaal

Ondanks de hoge prestatiegegevens is de technologie momenteel nog beperkt tot laboratoriumschaal. Voor de fabricage zijn nieuwe materiaalprocessen nodig, wat de overstap naar industriële productielijnen complex en duur maakt. Er zullen dus waarschijnlijk meerdere jaren van ontwikkelingswerk nodig zijn voordat commercieel gebruik mogelijk is.

Enorm potentieel voor batterijtechnologie

Als de IEE-technologie echter wijdverspreid wordt, zou deze de energie-inhoud en levensduur van batterijen aanzienlijk kunnen verhogen. Dit zou verstrekkende gevolgen hebben, niet alleen voor elektrische voertuigen, maar ook voor smartphones, laptops en stationaire opslagapparaten, vooral in een tijd waarin fabrikanten steeds meer op zoek zijn naar manieren om tegelijkertijd de actieradius, oplaadcycli en duurzaamheid te verbeteren.