Wetenschappers van de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China hebben een nieuw elektrolyt ontdekt dat de levensduur van een Lithium-metaalbatterij potentieel kan verlengen. Naast een langere levenscyclus, zorgt dit elektrolyt er ook voor dat je minder vaak aan de laadpaal moet staan.
Foto © Frimufilms
Vandaag gebruiken de meeste elektrische wagens een lithium-ion batterij (LFP) of een nikkel-mangaan-kobalt batterij (NMC). Vooral de LFP batterij is erg populair vanwege de veiligheid, levensduur en kostenefficiëntie. Het is ook milieuvriendelijker dan de NMC batterij. Het enige nadeel van de LFP batterij is dat deze een lagere energiedichtheid heeft. Er is ook nog een derde optie, de lithium-metaalbatterij. Deze kan meer energie opslaan, waardoor de laadtijd korter wordt. Hierbij worden elektrolyten gebruikt die ervoor zorgen dat de ionen van de anode (negatieve pool) naar de kathode (positieve pool) kunnen bewegen en dus zo voor stroom zorgen.
Echter is de grootste uitdaging van dit type batterij de vorming dan dendrieten bij herhaaldelijk opladen. Dat zijn kleine naaldachtige structuren die zich binnenin de batterijcel kunnen vormen vanaf de anode (negatieve pool). Deze “groeien” richting de kathode en kunnen uitendelijk afbreken. Hierdoor kan kortsluiting ontstaan wat dan weer kan leiden tot oververhitting en zelfs brand. Maar daar hebben wetenschappers uit China nu dus een oplossing voor.
Langere levensduur
Wetenschappers aan de Universiteit voor Wetenschap en Technologie van China hebben namelijk een nieuw elektrolyt ontwikkeld. Door een aangepaste structuur, waarbij de ionenparen dichter bij elkaar liggen, wordt de structuur van het elektrolyt gestabiliseerd. Uit hun eerste bevindingen blijkt dat de vorming van elektrolyten zo vermindert wordt. Hiervoor bouwden ze een batterij van 500 Wh per kilogram. Ter vergelijking, een moderne elektrische wagen heeft vandaag een energiedichtheid van gemiddeld 250 Wh per kilogram.
Deze testbatterij werd 130 keer na elkaar ontladen en opnieuw opgeladen. Na die 130 laadcycli had de batterij nog 91 procent van zijn totale capaciteit over. Bruikbaar in het echte veld zijn nieuwe elektrolyten en batterij dus nog niet. Wel is dit een belangrijke stap voorwaarts naar een toekomst waarbij EV-batterijen langer meegaan en bovendien minder opladen moeten worden. De wetenschappers willen de levensduur van de batterij nu verder opvoeren tot meer dan 1.000 cycli. Bovendien willen ze nog hogere energiedichtheden bekijken, om elektrische wagens nog grotere afstanden af te leggen. Of deze technologische ontwikkeling ervoor zal zorgen dat EV’s over enkele jaren minder snel opgeladen kunnen worden, is nog niet geweten.