AMT.nl - Doorbraak in actieradius Li-ion accu’s?

Doorbraak in actieradius Li-ion accu’s?

Het mag zijn dat lithium-ionen-accu’s stukken kleiner, lichter en sterker zijn dan batterijen die we eerder hadden. Maar het Karlsruher Institut für Technologie wijst er terecht op dat in het volume van een benzinetank nog altijd vijftig keer zoveel energie zit. Ze hebben wel goede hoop een forse verbetering te kunnen bereiken met een heel ander soort Li-ion-accu. Welke techniek schuilt hier achter?

Nee, dit is geen enge ziekte onder de microscoop. U ziet koolstof nanobuisjes, die vanzelf als een soort bedrading ontstaan tussen nano-metaaldeeltjes.

Volgens dr. Maximilian Fichtner van het onderzoeks- en universiteitscentrum KIT is met de huidige soort Li-ion-accu’s weinig vooruitgang meer te halen. Zijn afdeling Nanotechnologie studeert op een heel andere opbouw voor lithiumaccu’s.

Vijfmaal beter

De onderzoekers in Karlsruhe zochten materialen die veel meer stroom kunnen opslaan in een bepaald volume. Ze moeten met andere woorden veel meer elektronen kunnen opnemen en weer afgeven.
Het probleem was dat bij bekende materialen die veel elektronen kunnen opnemen geen sprake is van een volledig omkeerbare reactie. Het materiaal verandert door het op- en ontladen, waardoor de capaciteit voor stroomopname snel afneemt.
Precies daarop hoopt men in Karlsruhe nu iets gevonden te hebben, waardoor lithiumaccu’s vijfmaal zoveel energie aan zullen kunnen als nu. Tweemaal zoveel is in het laboratorium al gelukt.

Zien we hier schimmel ontstaan? Nee, het is een nano-ijzerdeeltje dat stroom kan opslaan.

IJzer en koolstof

De wetenschappers zijn gaan experimenteren met ijzer en koolstof, waarvan iedereen wel weet dat ze goed stroom geleiden. De doorbraak is dat ze een proces hebben gevonden om dat stabiel te mengen met lithium, dat in de accu elektronen kan leveren.
Het proces, waarop natuurlijk patent is aangevraagd, doet nanostructuren ontstaan uit ijzer, lithiumzout en koolstof. Zo vormen zich superkleine deeltjes voor stroomopslag, met ertussen even superkleine koolstofdraadjes als verbinding. Dat alles in één proces, volgens de wetenschappers niet duur of ingewikkeld.

Grote vooruitgang

Het zou een doorbraak kunnen zijn die accu’s vooral veel kleiner maakt, en in veel mindere mate lichter. De afstand tot de energie-inhoud van benzine of diesel blijft groot, nog altijd past dan in het volume van een tank tienmaal zo weinig energie in elektrische vorm.
Maar met vijfmaal meer energie in een accu zou bijvoorbeeld een verdubbelde actieradius mogelijk zijn, zeg maar 200 tot 300 km in de praktijk, uit een veel kleiner accupakket. Dus toch een enorme stap vooruit.

Peter Fokker (Redactie AMT)