Nieuw materiaal zorgt voor enorm hogere laadsnelheid

ENGINEERINGNET.BE - Wereldwijd is er een zoektocht naar nieuwe materialen om accu's te maken die sneller zijn op te laden en te ontladen. Met een hoge energiedichtheid voor lichte en compacte accu's. En een veel duurzamere productie.

Het nieuwe materiaal nikkelniobaat blijkt aantrekkelijke eigenschappen te hebben en komt ook na vele keren ultrasnel laden terug op het oude niveau. Dit heeft onder meer te maken met de open en regelmatige kristalstructuur: de kanaaltjes voor ladingtransport zijn identiek.

Dit betekent dat het voordelen heeft ten opzichte van het standaard-anodemateriaal grafiet: na een aantal keren te snel opladen, komt het niet meer terug op het oude niveau of gaat het kapot.

In de zoektocht naar alternatieven wordt bijvoorbeeld gekeken naar nano-gestructureerde materialen: een nadeel daarvan kan zijn dat die kanalen hebben die ongelijk van grootte zijn.

Dit kan ook afzetting van lithium geven, met gaandeweg een teruggang in prestaties tot gevolg. Ook is het productieproces complex. Voor nikkelniobaat is geen complexe nanofabricage nodig.

De snelheidsprestaties gaan echter wel ten koste van het gewicht, maar het is compacter dan grafiet en heeft dus een hogere volumetrische energiedichtheid.

In de huidige vorm, waarbij de onderzoekers echte accucellen met de nieuwe anode én verschillende kathodematerialen hebben onderzocht, is dit type accu vooral geschikt als onderdeel in het energienetwerk of als energiebron voor bijvoorbeeld vrachtauto’s.

Dat zijn 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 van UTwente 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 door UTwente, Wuhan University of Technology in China en Forschungszentrum Jülich in Duitsland.