Tot 99,9999% coulombisch rendement: Nieuwe Li-metaalbatterijtechnologie kan een boost geven aan EV's, smartphones en meer

Een onderzoeksteam van de Shandong Universiteit heeft een nieuw elektrodemateriaal ontwikkeld dat niet de fysieke volumeveranderingen ondergaat die ervoor zorgen dat Li-metaal (lithium-metaal) accu's snel degraderen. Het nieuwe materiaal - beschreven in Nature Nanotechnology - zou kunnen leiden tot commercieel levensvatbare Li-metaal accu's met een hoge energiedichtheid, waardoor EV's met een groter bereik en apparaten met grotere accu's in compacte behuizingen mogelijk worden.

Li-metaal accu's worden al lang beschouwd als de heilige graal in de accutechnologie, omdat ze meer energie per volume kunnen opslaan dan lithium-ion accu's. De ontwikkeling van deze accu's is echter tot nu toe tegengehouden. De ontwikkeling ervan wordt echter gehinderd door meerdere problemen, waaronder het probleem van de "volumeverandering". Het probleem van de volumeverandering heeft te maken met het uitzetten en krimpen van elektroden (cruciaal bij de anodes) tijdens het laden en ontladen, wat leidt tot scheuren en degradatie van de cel.

Het nieuwe ontwerp pakt dit probleem aan door een samengestelde gastheer voor het lithium te maken met behulp van gereduceerd grafeenoxide en zinkoxide. Deze structuur heeft stijve holtes die het lithium vasthouden. Dit voorkomt dat de elektrode van grootte verandert, terwijl het ook dienst doet als een "corrosiebestendig pantser" dat het reactieve lithium afschermt van de corrosieve elektrolyt.

De resultaten waren veelbelovend. In laboratoriumtests zorgde de nieuwe elektrode voor een oplaadefficiëntie tussen 99,99% en 99,9999% gedurende bijna 2000 cycli - ver boven de stabiliteitsdrempel die nodig is voor een praktische batterij. Uitgaande van het gemiddelde getal - 99,99495% - zal de batterij theoretisch meer dan 95% van zijn capaciteit behouden na 1000 cycli. Deze berekening houdt geen rekening met andere factoren.

Ongeveer 2 weken geleden berichtten wij over een soortgelijke doorbraak, gerealiseerd door een onderzoeksteam van KAIST en LG Energy Solution. Dat onderzoek - gepubliceerd in Nature Energy - richtte zich op een nieuwe vloeibare elektrolyt die het dendrietprobleem in Li-metaalbatterijen oplost, wat resulteerde in een batterij die een bereik van 500 mijl kan leveren met een lading van 12 minuten.

De onderzoekers achter de nieuwe 'zero-volume-change' elektrode werken nu aan het verbeteren van hun ontwerp voor commercieel gebruik, waarbij ze streven naar commercieel verkrijgbare accu's via industriële partnerschappen in de komende 3 tot 5 jaar.

Koop de Ecoflow Delta 2 draagbare energiecentrale voor $449 bij Amazon.