Ga naar hoofdinhoud

Hogere laadsnelheid accu door nieuw materiaal

Volgens onderzoekers van UTwente kan de laadsnelheid tot wel tien keer worden verhoogd door de anode van lithium-ion accu’s te maken van het nieuwe materiaal nikkelniobaat. (Foto: Paul Quaedvlieg)

Door de anode van lithium-ion accu’s te maken van een compleet nieuw materiaal, nikkelniobaat, is de laadsnelheid van een accu tot wel tien keer te verhogen. Dit concluderen onderzoekers van de Universiteit Twente (MESA+ Instituut). Dit kan zonder het risico dat het anodemateriaal schade oploopt en de accu niet meer werkt of minder lang mee gaat. Voordeel van nikkelniobaat is dat de productie niet zo complex is. De onderzoekers hebben hun eerste ervaringen met accu’s met de nieuwe anode gepubliceerd in Advanced Energy Materials.

Beter presterende accu’s betekent vaak sneller op- en ontladen en een hogere energiedichtheid die leidt tot compactere en lichtere accu’s. Vaak is het kiezen tussen deze eigenschappen. Denk bijvoorbeeld aan hoge snelheden bij laadstations aan de snelweg, die voor lang niet alle accu’s geschikt zijn. Wereldwijd is er een zoektocht naar nieuwe materialen die duurzaam moeten kunnen worden geproduceerd. Het nieuwe materiaal nikkelniobaat (NiNb2O6) blijkt aantrekkelijke eigenschappen te hebben. Het materiaal komt ook na vele keren ultrasnel laden gewoon weer terug op het oude niveau. Dit heeft onder meer te maken met de ‘open’ en regelmatige kristalstructuur: de kanaaltjes voor ladingtransport zijn identiek.

Voordelen open materiaal

Nikkelniobaat heeft voordelen ten opzichte van het standaard-anodemateriaal grafiet. Ook dat is een ‘open’ materiaal, en eenvoudig te maken. Maar na een aantal keren te snel opgeladen, komt het niet meer terug op het oude niveau of functioneert het niet langer zoals gewenst. Nano-gestructureerde materialen hebben mogelijk als nadeel daarvan dat de kanalen ongelijk van grootte kunnen zijn. Dit kan ook afzetting van lithium geven, met gaandeweg een teruggang in prestaties tot gevolg. Bovendien is het productieproces complex. Voor nikkelniobaat is geen complexe nanofabricage nodig.

Laadsnelheid accu

De snelheidsprestaties gaan ten koste van het gewicht, maar het is compacter dan grafiet en heeft dus een hogere ‘volumetrische’ energiedichtheid, stellen de onderzoekers. In de huidige vorm, waarbij de echte accucellen met de nieuwe anode én verschillende kathodematerialen zijn onderzocht, is het type accu vooral gericht als onderdeel in het energienetwerk of als energiebron voor bijvoorbeeld vrachtauto’s. Toepassingen waarbij de laadsnelheid telt, maar ook de ontlaadsnelheid: snel heel veel stroom leveren en ook snel weer terug op niveau. Volgens onderzoeksleider prof Mark Huijben is het ook een interessante optie om, met de nieuwe anode, te kijken naar een alternatief voor lithium, zoals natrium. Hij verwacht dat het goed te combineren is met nikkelniobaat.

Het onderzoek is uitgevoerd in het Twente Centre for Advanced Battery Technology (MESA+ Instituut) van de UT, in samenwerking met de Wuhan University of Technology in China en Forschungszentrum Jülich in Duitsland.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven