Algemeen

Gevangen ionen verminderen kracht batterijen

Gevangen ionen
De witte stippen, aangeduid met de pijlpunten, tonen de atomen die zijn blijven ‘hangen’ aan. Het beeld werd 35 miljoen keer vergroot (foto: Universiteit Antwerpen).

Batterijen zijn vaak het zwakke punt van mobiele telefoons, laptops en andere draagbare apparaten. De nieuwste exemplaren zijn krachtiger, maar boeten bij veelvuldig opladen in aan ‘power’. Onderzoekers van de Universiteit Antwerpen en het Collège de France in Parijs ontdekten de oorzaak van dat spanningsverlies: gevangen ionen.

De beperkte capaciteit van een batterij zorgt er voor dat de autonomie van bijvoorbeeld een elektrische auto voor veel mensen nog een struikelblok is.

Diezelfde problemen zien we ook bij laptops en mobiele telefoons. De nieuwste batterijen zijn gebaseerd op lithiumrijke gelaagde oxides, die 15% krachtiger zijn dan klassieke lithiumbatterijen. Maar de spanning van de batterijen neemt snel af bij veelvuldig op- en afladen.

Gevangen ionen

De onderzoekers van beide instituten hebben de oorzaak van de spanningsafname gevonden. Met behulp van geavanceerde elektronenmicroscopie konden ze zien hoe metaalionen over en weer springen tussen de laagjes metaal en de laagjes lithium. Bij laden en ontladen worden die metaalionen soms gevangen in de tussenholtes en zijn er bij elke cyclus minder ‘vrije’ metaalatomen. Daardoor ontstaat een verlaagde spanning.

Hiermee stelden de onderzoekers vast dat de oorzaak van de verminderde spanning rechtstreeks samenhangt met de metaalatomen die gevangen worden bij het laden of ontladen.

De volgende stap in de verder ontwikkeling van batterijen is dus er voor te zorgen dat de metaalatomen minder worden gehinderd. Dat kan door andere metaalatomen te kiezen of door het zuurstofrooster aan te passen. En dat is nu precies wat de onderzoekers gaan proberen. Het Antwerps-Parijse onderzoek is daarmee essentieel voor de verdere ontwikkeling van nieuwe en betere batterijen.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven