Nieuwe doorbraak in batterijen

De cel scoort beter dan andere vastestof-batterijen. En ook al zijn deze batterijen nog niet zo goed als huidige Li-ion batterijen met een vloeibaar elektrolyt, toch zullen ze deze in de toekomst overtroeven. Zoveel zelfs dat we straks de helft meer afstand kunnen rijden met onze elektrische wagen. De resultaten zijn voorgesteld tijdens de IDTechEx Show in Berlijn.

Elektrische auto’s breken nog niet echt door bij het grote publiek. Een van de redenen hiervoor is de beperkte actieradius en lange oplaadtijd, ondanks voortdurende verbeteringen op dit vlak. Vandaag rijden elektrische auto’s rond met natte Lithium-ion (Li-ion) batterijen. ‘Nat’ omdat het elektroliet in de batterij een vloeistof is. Dat elektrolyt is het hart van de batterijen; het zorgt voor het transport van de Lithium-ionen tussen de twee polen van de batterij. De onderzoekswereld werkt aan een nieuw type batterijen op basis van een vast elektrolyt. Zo’n batterijen beloven een hogere energiedichtheid (meer energie voor zelfde volume), betrouwbaarheid en levensduur, en een hogere oplaadsnelheid. 

Betere batterij

Tot nu toe waren de vastestof-batterijen geen echt succes. De geleidbaarheid van het vastestof-elektrolyt was nog veel te laag waardoor enkel heel dunne batterijen (voor sensoren) tot de mogelijkheden behoorden. Het nieuwe vaste elektrolyt dat imec ontwikkelde brengt daar verandering in. Met een energiedichtheid van 200 Wh/liter en een laadsnelheid van 0,5C (2 uur) scoort de prototypebatterij met het nieuwe elektrolyt aanzienlijk beter dan andere vastestof-batterijen. En als alles volgens plan verloopt, zal het met de nieuwe technologie mogelijk zijn om tegen eind 2018 zelfs de meeste vloeibare Li-ion batterijen te evenaren en ze in de jaren nadien te overtreffen.

‘We werken met een nanocomposiet materiaal dat wordt aangebracht als vloeistof en pas achteraf in een vaste stof wordt omgezet’, zegt Philippe Vereecken, hoofdonderzoeker en programmaleider bij Imec. ‘Dat heeft als grote voordeel dat batterijfabrikanten hun productieproces niet drastisch moeten gaan veranderen als ze dit nieuw soort batterijen willen gaan maken. Ons uiteindelijke doel is om elektrolyten te ontwikkelen met een geleidbaarheid die tien keer beter is dan de huidige vloeibare elektrolyten.’

Imec doet dit onderzoek samen met materiaalleveranciers en batterijfabrikanten en zette daarom een innovatieprogramma op. ‘Dit is essentieel als we snel vooruitgang willen boeken en als we m

ensen snel willen laten genieten van de vele voordelen van deze innovatie’, aldus Vereecken.