Nieuwe batterij kan bereik elektrische auto’s verdubbelen

Met de meeste elektrische wagens kan je momenteel niet ver rijden. Een technologie die hier een einde aan zou moeten maken, is de lithium-luchtbatterij. Deze accu’s leveren veel energie ten opzichte van hun gewicht. Jammer genoeg zijn de batterijen niet efficiënt: maar liefst 30 procent aan energie gaat verloren als warmte. Ook degradeert de batterij relatief snel.

Nanolithium-kathodebatterij

Een nieuwe variatie van de technologie kan veel energie leveren ten opzichte van zijn gewicht, zonder bovengenoemde nadelen. Onderzoekers van MIT, Argonne National Laboratory en Peking University hebben een proof of concept gemaakt van een zogenaamde nanolithium-kathodebatterij.

Bij de klassieke lithium-luchtbatterij wordt zuurstof van buiten naar binnen gebracht om een chemische reactie te starten met lithium. Deze zuurstof wordt later weer vrijgegeven aan de atmosfeer tijdens de omgekeerde reactie wanneer de batterij wordt opgeladen. Bij de nanolithium-kathodebatterij wordt geen gebruik gemaakt van de buitenlucht. De elektrochemische reactie vindt plaats tussen lithium en zuurstof die zich binnen de batterij bevinden.

Nanodeeltjes

De zuurstof kan naar drie verschillende vormen worden omgezet via redoxreacties, namelijk Li₂O, Li₂O₂ en LiO₂. Doordat het zuurstof nooit in gas wordt omgezet, is het spanningsverlies nog slechts acht procent. “Hierdoor kunnen auto’s sneller worden opgeladen, aangezien hitte een minder groot veiligheidsprobleem is en er een grotere efficiëntie is,” vertelt Ju Li, één van de onderzoekers.

Om een dergelijke chemische reactie te kunnen verwezenlijken, dient er gebruik gemaakt te worden van nanodeeltjes van lithium en zuurstof. Normaal gezien zouden deze nanodeeltjes erg onstabiel zijn, daarom hebben de wetenschappers de deeltjes in een kobaltoxidematrix vervat. Dit sponsachtige materiaal bevat poriën van slechts enkele nanometer groot, stabiliseert de deeltjes en fungeert als katalysator.

Proof of concept

De onderzoekers hebben een proof of concept van de batterij in hun lab uitvoerig getest. Na 120 oplaadcycli heeft de batterij minder dan twee procent van zijn capaciteit verloren, wat bewijst dat de batterij een erg lange levensduur heeft. Bovendien kunnen de batterijen geïnstalleerd worden op dezelfde manier als klassieke lithium-ionbatterijen, waardoor ze in bestaande elektrische wagens passen.

Alle materialen die voor de nieuwe batterij wordt gebruikt, zijn goedkoop en licht. Met deze accu’s zouden elektrische wagens dubbel zo veel bereik krijgen, zonder meer te wegen. De onderzoekers hopen binnen een jaar een werkend prototype klaar te hebben.