Nieuws

Doorbraak elimineert batterijdegradatie: lithiumbatterij behoudt 96% capaciteit na 1.300 cycli

batterijdegradatie
© iStock

Wetenschappers hebben een manier gevonden om degradatie van lithium-metaalbatterijen bijna volledig te elimineren en het potentieel van deze batterij nu écht te benutten.

Onderzoekers in Zuid-Korea hebben een doorbraak gepresenteerd die lithium-metaalbatterijen veiliger en duurzamer maakt dan ooit. Het team, onder leiding van professor Cho Jin-han van Korea University, ontwikkelde een ultradunne zilver-ionencoating die de vorming van gevaarlijke dendrieten voorkomt – microscopische, boomachtige structuren die batterijen kunnen doen kortsluiten of exploderen.

Volgens de studie, gepubliceerd in Advanced Materials, laat de technologie zien dat het grensvlak van een lithium-elektrode precies kan worden gecontroleerd met enkel zilverionen, zonder complexe syntheseprocessen.

Eenvoudig en industrieel aantrekkelijk

Dendrieten zijn een van de grootste obstakels voor de commerciële toepassing van lithium-metaalbatterijen. Tijdens herhaald opladen en ontladen groeit lithium ongelijkmatig en kan het de separator tussen anode en kathode doorboren. Dit veroorzaakt kortsluiting, oververhitting of batterijfalen.

De Koreaanse oplossing is verrassend eenvoudig en industrieel aantrekkelijk: een coating die zilverionen en trithioisocyanurinezuur (TCA) in dunne lagen op de elektrode legt, volledig bij kamertemperatuur en normale druk. De zilverionen transformeren tijdens gebruik spontaan in nanodeeltjes, die lithiumatomen gelijkmatig verdelen. Tegelijkertijd zorgt de TCA-laag voor een stabiele matrix die barsten voorkomt, zelfs bij langdurig gebruik.

Het proces is verrassend simpel en industrieel toepasbaar, waarbij zilverionen en TCA lithium gelijkmatig op de elektrode verdelen. © Korea University

Bijna geen degradatie meer

Laboratoriumtests zijn indrukwekkend: de nieuwe lithium-metaalbatterij behield 96% van haar capaciteit na 1.300 laadcycli en functioneerde stabiel gedurende meer dan 2.000 uur. Dit betekent bijna geen degradatie – een prestatie die conventionele lithium-metaalbatterijen vaak niet halen.

Dankzij de ultradunne coating kan lithium uniform groeien, wat zowel de veiligheid als de levensduur aanzienlijk verbetert. Voor toepassingen zoals elektrische voertuigen of energieopslag op het elektriciteitsnet kan dit een groot verschil maken.

De batterij vertoonde bijna geen degradatie, écht uitzonderlijk voor lithium-metaalbatterijen. © Advanced Materials

Dubbel zoveel energie in dezelfde batterij

Lithium-metaalbatterijen hebben theoretisch ongeveer twee keer de energiedichtheid van conventionele lithium-ionbatterijen. Deze doorbraak maakt het nu mogelijk om dat potentieel veilig en duurzaam te benutten.

Professor Cho wijst erop dat de methode bovendien kan worden aangepast voor andere metaalbatterijen, zoals natrium- of zinkvarianten. “In de toekomst kan deze technologie uitgroeien tot een platform voor diverse energieopslagtoepassingen,” aldus Cho.

Klein laagje, grote impact

Wat deze innovatie onderscheidt, is de combinatie van simpel ontwerp en grote effectiviteit. In plaats van dure nanostructuren of complexe elektrolyten, volstaat een dunne coating die lithium veilig en gelijkmatig laat groeien.

Als dit op grote schaal toepasbaar blijkt, kan dit de commerciële doorbraak van lithium-metaalbatterijen betekenen: hogere capaciteit, langere levensduur en een veilige batterijrevolutie.

Onderwerp:
EnergieInnovatie

Meer relevante berichten

Nieuwsbrief
Relevante berichten