Ads Top

UHasselt-onderzoek zet belangrijke stap richting de ideale batterij

Het onderzoek naar een betere, efficiĆ«ntere generatie lithium-ion batterijen zet vandaag sterk in op de ontwikkeling van steeds kleinere (nano)materialen. Maar die nanodeeltjes leiden niet systematisch tot betere resultaten, zo blijkt nu uit een internationale studie van prof. dr. Frank Renner en doctoraatsstudent Boaz Moeremans (Instituut voor Materiaalonderzoek, UHasselt). Het onderzoek is een grote stap in de zoektocht naar het ideale batterijmateriaal. De resultaten werden onlangs gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift ‘Nature Communications’.

Lithium-ion batterijen zijn haast alomtegenwoordig – tot in onze smartphones en laptops toe. En om van de elektrische auto net zo’n conventioneel vervoersmiddel te maken als de traditionele wagen, voeren wetenschappers vandaag intensief onderzoek naar nĆ³g betere batterijmaterialen. Een algemene tendens in dat industriĆ«le en academische onderzoek is de ontwikkeling van steeds kleinere nanostructuren.

“Het lithium-ion verplaatst zich tijdens het batterijgebruik tussen twee elektroden via een zoutoplossing”, legt UHasselt-doctoraatsstudent Boaz Moeremans uit. “Wanneer de lithium-ionen bij de elektrode aankomen, moeten die zich door ‘atomaire deurtjes’ in de elektrode begeven. Als er plots veel elektriciteit nodig is, bijvoorbeeld tijdens het versnellen van een elektrische wagen, dan kan er voor die deurtjes een file van lithium-ionen ontstaan – en wordt de volledige capaciteit van de batterij niet benut. Door kleinere of poreuzere elektrodedeeltjes te ontwikkelen, ontstaan er meer deurtjes en kunnen de lithium-ionen zich dus sneller en efficiĆ«nter in de elektrode nestelen.”

Om te achterhalen of die nanostructuren wel leiden tot een efficiĆ«nter batterijgebruik, bekeken de onderzoekers de poriĆ«n in batterijmaterialen. Prof. dr. Frank Renner (IMO/UHasselt): “Met een nanotoestel – Surface Forces Apparatus – duwden we twee vlakke atomaire materialen dicht bij elkaar, waardoor we nanoporiĆ«n konden nabootsen. Zo ontdekten we dat de vloeibare zoutoplossing aan het oppervlak van het batterijmateriaal een rigide vloeistoflaag vormt van 1 tot 2 nanometer dik. Door die laag kunnen lithium-ionen niet vlot bewegen en kunnen de kleinste poriĆ«n niet als toegangspoort tot de elektrode dienen. En dus kan je het volledige potentieel van de batterij ook niet gebruiken.”

De resultaten zijn volgens de onderzoekers een grote stap in de zoektocht naar de blueprint van het ideale batterijmateriaal. “De volgende stap is om batterijmaterialen te ontwikkelen gebaseerd op onze bevindingen”, aldus professor Renner.

“Zo werken we – in tandem met Umicore, wereldwijd marktleider in lithium-ionbatterijmaterialen – aan een nieuwe generatie batterijmaterialen met een zeer hoge energiecapaciteit. Het commercialiseren van dit materiaal zal de deur openzetten voor een toekomst waarin de elektrische wagen eerder regel dan uitzondering is. Bovendien zullen we deze technologie aan de UHasselt, samen met EnergyVille in Genk, ook verder ontwikkelen voor het gebruik van zonnepanelen thuis.”

Het onderzoek is een samenwerking tussen de UHasselt, het Max-Planck-Institut fĆ¼r Eisenforschung (DĆ¼sseldorf), TUBA Freiberg (Duitsland) en Brown University (VS). Umicore (Olen) ondersteunt het onderzoek als industriĆ«le partner.




 

Geen opmerkingen:

Mogelijk gemaakt door Blogger.