De ge(zeef)drukte foliebatterijen

Het lijkt of tegenwoordig alles en iedereen op batterijen loopt, maar toch zijn het eigenlijk vrij lompe dingen die uit milieuoogpunt bezien niet helemaal onverdacht zijn. Onderzoekers van de Duitse Jena-universiteit schijnen nu batterijen ontwikkeld te hebben die licht, milieuvriendelijk en drukbaar zijn. De foliebatterijen bevatten nu nog metalen, maar het is de bedoeling dat die in de toekomst vervangen zullen worden door organische stoffen. Dompertje is dan weer dat de capaciteit van die foliebatterijen niet erg hoog is, dus auto’s die rijden op foliebatterijen zitten er (voorlopig?) niet in. Overigens is de uitvinder van de organische radicaalbatterijen een Japanner: Hiro Nishide.

Het basisidee van deze batterijen heeft te maken met stabiele radicalen. Eigenlijk is dat een contradictio in terminis, want een radicaal is een verbinding die chemisch instabiel is. Waar het om gaat, nu worden we technisch, is dat zulke verbindingen tenminste een ongepaard elektron bezitten (elektronen zitten ‘graag’ in paren). Die ongepaarde elektronen hebben de neiging om te gaan ‘wandelen’. Die radicalen worden op een geraamte van kunststoffen geplaatst, als paarlen in een parelketting. Een ander (organisch) ingrediënt van de foliebatterijen zijn de gebruikte geleidende materialen. Normaal worden daar metalen voor gebruikt maar in foliebacteriën kunnen dat grafeen zijn of andere verschijningsvormen van koolstof als nanokoolstofbuisjes. Dan hebben we nog een kathode en een anode nodig. Onderzoeker Martin Hager: “Er zijn veel bekende kathodematerialen bekend. Bij de anode hebben we vooral gekeken naar polymeren.” Bij het zoeken naar het juiste elektrodenpaar (anode en kathode) was voor de onderzoekers ook van belang dat het maken er van simpel en goedkoop zou zijn. De batterij die uiteindelijk uit de bus is gekomen zou uitermate geschikt zijn voor massaproductie. De gebruikte (geleidende) polymeren laten zich via een zeefdruk- op inktstraaltechniek opbrengen. “Met een inktstraal kunnen we de vorm van de batterij aanpassen aan de toepassing, terwijl met zeefdruk dikkere batterijen met een grotere capaciteit kunnen maken.”
Die capaciteit van de polymere batterijen ligt duidelijk beneden die van de metaalbatterijen. Volgens Hager is dat geen punt, omdat veel toepassingen die hoge capaciteit niet nodig hebben, maar ik denk dat we toch praten over nichetoepassingen zoals het van stroom voorzien van chips op allerlei plastic kaartjes. Groot voordeel is dat de foliebatterijen binnen een paar minuten zijn op te laden en dat zo’n 1000 keer. De onderzoeker stelt dat de foliebatterijen milieuvriendelijk zijn omdat ze geen schadelijke en schaarse metalen bevatten zoals lithium of kobalt. Hager denkt dat ze in Jena de eerste groene vorm van energieopslag hebben ontwikkeld. Dat is nog maar de vraag, want nog een nadeel van deze batterijen is dat de zelfontlading vrij hoog is. Tel uit je winst.

Bron: bdw