Een nieuwe, solventvrije productiemethode levert niet alleen milieuwinst op, maar ook dikkere, stabielere elektroden met betere geleidbaarheid. De doorbraak kan snelladen versnellen en de kostprijs van elektrische auto’s sterk verlagen.
De productie van lithium-ion batterijen staat mogelijk aan de vooravond van een fundamentele omslag. Onderzoekers van de University of Chicago hebben een droge elektrode-techniek ontwikkeld die het traditionele slurry-proces – met toxische oplosmiddelen en energie-intensieve droogovens – overbodig maakt.
Volgens de studie, gepubliceerd in Nature Energy, levert deze solventvrije aanpak niet alleen economische en ecologische voordelen op, maar verbetert ze ook de elektrochemische prestaties van de batterij zelf. Dat is opmerkelijk, omdat droge processen tot nu toe vooral werden gezien als goedkoper en groener, maar niet per se beter qua prestaties.
Oude methode stuit op zijn limieten
Traditionele lithium-ion batterijen worden geproduceerd via het slurry-proces: een mix van actieve materialen, carbon-additieven en binders wordt opgelost in toxische vloeistoffen, op folie aangebracht en vervolgens gedroogd in enorme ovens. Dit proces is niet alleen duur en energie-intensief, maar leidt ook tot een verlies aan efficiëntie bij dikkere elektroden.
“Het maken van elektroden via het slurry-proces is ingewikkeld en heeft aanzienlijke milieuproblemen,” legt professor Minghao Zhang uit. “Daarom proberen alle grote bedrijven in de batterijsector deze methode te vervangen door een volledig droog proces.”
Sneller, stabieler en robuuster
Het kernidee van de nieuwe methode is eenvoudig maar krachtig: eliminatie van vloeibare oplosmiddelen. Hierdoor ontstaat een robuustere electrode-architectuur die hogere energiedichtheden aankan zonder fragiliteit.
Een onverwacht voordeel van deze droge productie is een “synergetisch effect” tussen carbon-additieven en binders. Waar men vroeger dacht dat deze componenten onafhankelijk werkten, ontdekte Zhang dat in de droge methode de binder gedeeltelijk de carbonoppervlakken coating, waardoor de reactiviteit van het carbon bij hoge spanning afneemt. Het gevolg: minder bijreacties, betere stabiliteit en langere levensduur van de batterij.
Sneller laden en goedkopere EV’s
Voor de EV-industrie betekent dit grote stappen richting snelladen en hogere actieradius. Dikkere, stabielere elektroden zorgen voor batterijen die sneller opladen, langer meegaan en goedkoper te produceren zijn. Dit kan de prijs van elektrische auto’s omlaag brengen en de adoptie versnellen.
Meng, een van de onderzoekers, stelt: “Deze technologie brengt ons niet alleen dichter bij krachtige, snelle EV-batterijen, maar levert ook belangrijke wetenschappelijke inzichten op over elektrodematerialen.”
Elektrische wagens met brandstofprestaties
Het team werkt nu aan het optimaliseren van de microstructuur van de elektroden, zodat lithium-ionen zich nog sneller kunnen bewegen. Het ultieme doel? Batterijen die net zo snel kunnen ‘tanken’ als een benzineauto, waardoor de laatste drempel voor volledig elektrische mobiliteit verdwijnt.
De studie van de University of Chicago laat zien dat de batterij van de toekomst niet alleen groener, maar ook slimmer en efficiënter kan zijn. De vooruitgang in batterijproductie kan ervoor zorgen dat EV’s aantrekkelijker worden voor een breder publiek, met betere prestaties en lagere kosten.
