In een recente studie, geleid door de TU Delft, is ontdekt dat een specifieke wanorde in het kathodemateriaal van Li-ion-batterijen een sleutel kan zijn tot een langere levensduur en snellere oplaadtijd. Dit onderzoek, gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Nature, werpt een nieuw licht op de mogelijkheden van batterijtechnologie in onze energietransitie.
Li-ion-batterijen staan centraal in de verschuiving naar duurzame energie, mede door hun vermogen om grote hoeveelheden energie efficiënt op te slaan. Echter, de levensduur van deze batterijen wordt beperkt door de instabiliteit van hun atomaire structuur tijdens het oplaadproces. Traditioneel gebruikt men gelaagde oxide materialen als elektrode, maar deze worden onstabiel bij het laden.
Innovatieve oplossing door lokale wanorde
Het team van TU Delft, in samenwerking met internationale experts, heeft een baanbrekende benadering geïntroduceerd om dit probleem aan te pakken. Qidi Wang, de eerste auteur van het onderzoek, legt uit: “We hebben een structuurontwerpstudie uitgevoerd waarbij we bewust korteafstandswanorde in het kathodemateriaal introduceerden. Dit leidde tot een aanzienlijk stabielere prestatie tijdens de laadcycli.”
- Lees ook: Op zoek naar de batterij van de toekomst
De resultaten van deze aanpak zijn veelbelovend. De structurele stabiliteit die door de wanorde wordt gecreëerd, verdubbelt bijna het capaciteitsbehoud van de batterij na 200 laad- en ontlaadcycli. Daarnaast verbetert het de ladingsoverdracht binnen de elektrode, wat resulteert in kortere oplaadtijden. Dit is aangetoond met gangbare commerciële kathodes zoals lithiumkobaltoxide (LiCoO2) en lithiumnikkelmangaankobaltoxide (NMC811).
Toekomstperspectieven en duurzaamheid
Marnix Wagemaker, de hoofdauteur, geeft aan dat de bevindingen kunnen leiden tot een nieuwe generatie Li-ion-batterijen met lagere productiekosten en een verminderde CO2-voetafdruk. “We onderzoeken nu of dezelfde principes toepasbaar zijn op minder schaarse materialen, wat van groot belang is gezien kobalt en nikkel kritieke materialen zijn in energietechnologieën.”
Deze ontdekking biedt een veelbelovende horizon voor de toekomst van batterijtechnologie, essentieel voor een duurzamere wereld. Met de aanpak van TU Delft zou de manier waarop we energie opslaan en gebruiken radicaal kunnen veranderen, wat de weg vrijmaakt voor een efficiëntere en kosteneffectievere toepassing van duurzame energiebronnen.
