Men neme: Silicium, water, olie, mais en zoete aardappelzetmeel. En een eenvoudig thermisch proces voor het bakken van voedsel. Resultaat: een doorbraak in de batterijen voor elektrische voertuigen. Je moet er maar op komen.
Het is onderzoekers van het Korea Institute of Science and Technology (KIST) gelukt om op deze manier EV-batterijmaterialen te ontwikkelen met een hoge capaciteit die het rijbereik verdubbelen.
De accu’s die momenteel in massaal geproduceerde elektrische voertuigen worden geïnstalleerd, maken gebruik van grafietanode-materialen. Hun lage capaciteit draagt ertoe bij dat elektrische voertuigen een kortere actieradius hebben dan voertuigen met een interne verbrandingsmotor.
Silicium
Silicium heeft een energieopslagcapaciteit die 10 keer groter is dan grafiet. Siliciummaterialen nemen echter snel in volume snel toe, terwijl de opslagcapaciteit aanzienlijk afnam tijdens laad- en ontlaadcycli. Dit maakte silicium moeilijk te commercialiseren. Er zijn eerder wel een aantal methoden voorgesteld om de stabiliteit van silicium als anodemateriaal te verbeteren. De kosten en de complexiteit van deze methoden hebben tot nu toe echter voorkomen dat silicium het grafiet vervangt.
Verbeteren stabiliteit
Dr. Jung, de hoofdonderzoeker van het KIST-team, en zijn team hebben zich gericht op het verbeteren van de stabiliteit van silicium. Hiertoe hebben ze gebruik gemaakt van materialen die gebruikelijk zijn in ons dagelijks leven zoals water, olie en zetmeel. Ze losten zetmeel en silicium op in respectievelijk water en olie en mengden en verhitten deze vervolgens om koolstof-siliciumcomposieten te produceren. Een eenvoudig thermisch proces voor het bakken van voedsel werd gebruikt om de koolstof en silicium stevig te fixeren, zodat de materialen van de siliciumanode tijdens de laad- en ontladingscycli niet kunnen uitzetten.
Indrukwekkende resultaten
Deze silicium anode materialen kunnen de capaciteit van de batterij verviervoudigen in vergelijking met grafiet anode materialen. Bovendien maakt het een snelle lading mogelijk: tot meer dan 80% capaciteit in slechts vijf minuten. Bij toepassing op accu’s voor elektrische voertuigen is de verwachting dat de nieuwe materialen het rijbereik meer dan verdubbelen.
Nano Letter, issue 2020-2,
Dr. Jung: “We waren in staat om koolstof-siliciumcomposietmaterialen te ontwikkelen met behulp van gewone, alledaagse materialen en eenvoudige meng- en thermische processen zonder reactoren. De eenvoudige processen die we hebben toegepast en de composietmaterialen met uitstekende eigenschappen, zullen hoogstwaarschijnlijk in massaproductie gaan. De composieten zijn toepasbaar op lithium-ionbatterijen voor elektrische voertuigen en energieopslagsystemen (ESS’s)”.
De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in het meest recente nummer van Nano Letters.
Met 80% laden in 5 minuten en een verdubbeling van de actieradius komt er ook snel een einde aan de huidige actieradiusangst en laadstress
Overweeg jij een elektrische auto te kopen? lees dan ook eens dit artikel
