Universiteit Twente ontdekt manier om batterijen sneller op te laden

De onderzoekers van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de Universiteit Twente hebben hun bevindingen gepubliceerd in het Journal of Power Sources.

Grafiet
Lithium beweegt, door een vloeistof, tussen 2 elektroden. Van oudsher is de ene elektrode, de anode simpel, die bestaat uit grafiet. De kathode bestaat onder meer uit nikkel, mangaan en kobalt. Nu is, als alternatief voor grafiet, niobium-wolfraam-oxide (NbWO) in opkomst. Hiermee is al eerder aangetoond dat het opladen sneller kan. Dat komt doordat de materiaalstructuur kanaaltjes bevat die lithium-ionen beter toegang verschaffen: het gaat er eenvoudiger doorheen dan door grafiet.

Volgens de onderzoekers die eerder deze resultaten lieten zien, heeft NbWO al zulke mooie eigenschappen dat het geen toegevoegde waarde zou hebben om het materiaal eerst een structuur op nano-niveau te geven. Die structuren maken ze door de stof te verhitten, ‘calcineren’, in een oven, zodat nanodeeltjes van enkele tientallen tot enkele honderden nanometers overblijven. Zo ontstaan veel meer ‘uitgangen’ voor lithium-ionen dan alleen de kanaaltjes uit het eerdere onderzoek, omdat elk nanokorreltje aan zijn grens lithium-ionen kan geleiden.

Niet voor elektrisch rijden
De aangepaste elektrode maakt de accu helaas minder geschikt voor bijvoorbeeld een elektrische auto: daar is snel opladen natuurlijk ook gewenst, maar van de nieuwe cellen zou je een groter accupakket nodig hebben, omdat elke cel minder energie kan leveren.

Juist in bijvoorbeeld ‘peak shaving’, waar een overschot aan energie wordt opgeslagen in een groot accu-centrum, of in zware machines waarin accu’s snel ontladen maar ook weer snel beschikbaar moeten zijn, ziet onderzoeker professor Mark Huijben toepassingen. De onderzoekers willen ook nog nagaan of nog kleinere structuren voordelen hebben. Ook aan de kathode wordt onderzoek gedaan, bijvoorbeeld om minder afhankelijk te zijn van het materiaal kobalt.