Doorbraak geeft lithium-metaalbatterijen langere levensduur

Na jaren aan onderzoek is er eindelijk een doorbraak in batterijtechnologie: lithium-metaalbatterijen blijken nu tot wel tien keer langer mee te kunnen gaan, en blijven stabiel gedurende duizenden laadcycli—een ware mijlpaal voor energieopslag.

Lithium-metaalbatterijen (LMB’s) worden al langer gezien als de veelbelovende opvolger van lithium-ionbatterijen. Hun grote voordeel? Ze hebben een veel hogere energiedichtheid, wat betekent dat ze meer energie kunnen opslaan per gewicht. Ideaal dus voor toepassingen zoals elektrische auto’s en energieopslag voor het stroomnet. Toch bleef hun implementatie tot nu toe steken wegens een groot probleem: de lithium-anode is instabiel. Tijdens het laden ontstaan zogeheten dendrieten—naaldachtige lithiumstructuren die voor kortsluiting én brandgevaar kunnen zorgen. Dit komt door een fragiel grensoppervlak (de “solid electrolyte interphase”, SEI) tussen de anode en elektrolyt, dat bij conventionele batterijen onvoldoende bescherming biedt.

Maar onderzoek aan de Southeast University in China toont nu een veelbelovende, betaalbare oplossing. Onderzoekers ontdekten dat het toevoegen van de zwavelrijke verbinding 1,3-dithiaan aan de elektrolyt een stabiele beschermlaag vormt op de anode. Dit proces, bekend als polarity inversion, zet onstabiele organische verbindingen in de SEI om in stabielere, zwavelhoudende anorganische componenten. Zo ontstaat een veel robuustere SEI die de dendrietvorming sterk tegengaat.

Het effect is indrukwekkend: in laboratoriumtests bleven celbatterijen met deze aangepaste elektrolyt 83,6 % van hun capaciteit behouden na 3.300 cycli bij een laadtempo van 1C. In andere tests bleken ze zelfs de capaciteit voor 150 cycli bijna volledig te behouden (93,1 %), wat neerkomt op een potentiële tienvoudige verlenging van de levensduur.