Chaos creëren in batterij om levensduur te verlengen

Batterijen zijn belangrijk in het versnellen van de energietransitie. De elektrische auto heeft dankzij de vooruitgang van batterijen zijn intrede gedaan, en batterijen zijn nodig om duurzame zonne- en windenergie op te slaan tot het moment op de dag dat we de energie nodig hebben. De meest gebruikte batterij hiervoor is op dit moment de lithium-ion batterij: een batterij die, voor zijn gewicht, relatief veel energie kan opslaan en een behoorlijke levensduur heeft als je het vergelijkt met andere batterijen. Onderzoekers van de TU Delft presenteren nu in Nature Communications en Advanced Materials een nieuwe doorbraak waarmee de levensduur van deze batterijen nóg eens flink verbeterd kan worden.

Levensduur elektrolyt
Een klassiek probleem in batterijenland is dat het elektrolyt bij het laden en ontladen van lithium-ionbatterijen langzaam maar zeker kapotgaat, wat grotendeels de levensduur bepaalt. Het kapotgaan is eigenlijk niet te voorkomen, maar als het lukt om het elektrolyt “gecontroleerd” kapot te laten gaan, ontstaat er vervolgens een stabielere situatie en is het mogelijk de levensduur van de batterij te verlengen. Om dat voor elkaar te krijgen, heeft de onderzoeksgroep van Marnix Wagemaker (hoogleraar Elektrochemische energieopslag) een belangrijke – en min of meer toevallige – ontdekking gedaan. 

Cocktail van zouten en oplosmiddelen
Net als de huidige lithiumbatterijen bestaat de nieuwe Delftse batterijsamenstelling uit een oplosmiddel waarin zouten “rondzwemmen” die ervoor zorgen dat de batterij stroom kan leveren. Het is voor batterijonderzoekers een enorme uitdaging om zouten en oplosmiddelen te vinden die niet te snel kapotgaan aan het oppervlak van de batterij – dus in contact met de positieve en negatieve elektrodes ¬– waardoor de batterij minder lang meegaat. 

Door gebruik te maken van een nieuw concept uit onderzoek naar metaallegeringen kwamen de onderzoekers op het idee om een cocktail van maar liefst vijf zouten te mixen. Dit vergrootte de chaos in de cocktail, wat voor een stabieler oppervlak in de batterij zorgde, met een aanzienlijk langere levensduur tot gevolg.
 
Meer informatie
Wilt u op de hoogte blijven van de ontwikkelingen? Volg dan TU Delft Reactor Institute op LinkedIn. Voor vragen kunt u terecht bij onze Wetenschapsvoorlichter Climate & Energy Dave Boomkens, d.j.boomkens@tudelft.nl.