Xiaodong Chen toont zijn ‘razendsnelle’ batterijen (foto: NTU)
Onderzoekers van de technische universiteit van Nanyang zeggen een Li-ion-batterij ontwikkeld te hebben, die binnen twee minuten op 70% van zijn totale vermogen is op te laden. Het ding zou ook meer dan 20 jaar mee gaan. De truc schijnt te zijn dat de onderzoekers rond Xiaodong Chen een roermethode hebben gevonden om lange nanobuisjes van TiO2 te maken die, toegepast in de anode, de lithumbatterij haar superieure eigenschappen zou geven.
De onderzoekers vervingen de grafietanode in een Li-ion-batterij door geleiachtig materiaal dat voornamelijk uit titaandioxide bestaat, dat onder (veel) meer wordt gebruikt in zonnecellen. Normaal zijn titaanoxidedeeltjes rond. De Singaporese onderzoekers ontwikkelden een eenvoudige methode om nanobuisjes van het materiaal te maken. Die vorm zou bevordelijk zijn voor het verloop van de chemische reacties in de batterij, die nodig zijn bij het opladen. Bij de nu gebruikelijke lithiumbatterijen worden stoffen toegevoegd om de (grafiet)elektroden bij elkaar te houden. Dat heeft gevolgen voor zowel de oplaadsnelheid als de duurzaamheid van de elektroden en dus de levensduur van de batterij. De titaanoxide-elektrode van Chen zou die extra stoffen niet nodig hebben. Dat zou betekenen dat (ook) de vermogensdichtheid van de batterij toeneemt. Chen: “Deze gel van nanobuisjes is heel eenvoudig te maken. Titaandioxide en natriumhydroxide worden gemengd en geroerd bij een bepaalde temperatuur. Voor batterijfabrikanten is het eenvoudig om dat proces in hun productielijn te integreren.”
Volgens Rachid Yazami, mede-uitvinder van de grafietanode voor lithiumbatterijen 34 jaar geleden, is de uitvinding de ‘volgende grote stap’ in de batterijtechnologie. “Terwijl de kosten voor de lithiumbatterij sterk zijn afgenomen en de prestaties zijn verbeterd, sinds Sony de batterijen in 1991 op de markt bracht, is de markt aanzienlijk gegroeid door nieuwe toepassingen zoals elektrische voertuigen en energieopslag. Er is nog steeds ruimte voor verbetering, zoals wat betreft de vermogensdichtheid, die een directe relatie heeft met de oplaadsnelheid. Idealiter is de oplaadtijd minder dan 15 minuten en dat kan met de nanostructuur van de anode van Chen.” Yazami heeft niet aan het onderzoek van Chen deelgenomen.
Chen wil nu grotere batterijen met de titaanoxideanode bouwen. De technologie is inmiddels geoctrooieerd. Met een bedrijf is een overeenkomst gesloten. De batterij zou met een jaar of twee op de markt (kunnen) zijn. Chen denkt dat voor een elektrische auto een oplaadtijd van vijf minuten haalbaar is. “Dat is net zoiets als benzine tanken.”
Bron: Science Daily