100 jaar levensduur bij 25 graden
Na zijn carrière te hebben gewijd aan oplaadbare lithiumionbatterijen, heeft de 65-jarige Jeff Dahn nu de nieuwste bevindingen gepresenteerd in JES, een collegiaal getoetst tijdschrift over elektrochemie.
Daarin beschrijven hij en het onderzoeksteam hoe hun aangepaste nikkelbatterij een hogere energiedichtheid – en dus effectiviteit – bereikt dan de lithium-ijzerfosfaatbatterijen (LFP) die nu in onder meer de auto-industrie populair zijn vanwege de lagere kosten en lange levensduur.
In hun lithium-nikkel-mangaan-kobalt-oxidebatterij (NMC) hebben de onderzoekers een ontwerp met meerdere siliciumkristallen in de kathode vervangen door één grafietkristal om oxidatie in de batterij te voorkomen.
De batterij is 4,5 jaar dagelijks getest bij verschillende elektrische spanningen en temperaturen tot 70 °C. De resultaten werden vergeleken met dezelfde metingen aan onder meer LFP-batterijen.
De conclusie is duidelijk:
Naast hogere energiedichtheid kan de NMC-batterij ook optimaal presteren bij een spanning van 3,8 volt in plaats van de gebruikelijke 4,2 volt en meer. De lagere spanning verlaagt de kans op oxidatie en levert een theoretische levensduur van 100 jaar op als de temperatuur van de batterij 25 °C blijft.
Een nadeel zijn de kosten, die vooralsnog hoger zijn dan die van de productie van conventionelere batterijen.
Voor thuisgebruik
Dus hoewel de resultaten veelbelovend zijn, staat de 100-jarige batterij nog in de kinderschoenen.
En ondanks een nauwe samenwerking met Tesla zijn er nog uitdagingen bij het overbrengen van de superkrachten van de accu op de motor, zodat een elektrische auto oneindig kan blijven rijden.
Eerder dit jaar bleek dat de accu theoretisch de capaciteit heeft om een auto 6,4 miljoen kilometer lang aan te drijven.
Dat is 160 keer de aarde rond op de evenaar en 12.000 keer opladen.
Bij de accu van een gewone elektrische auto verslechteren de prestaties gewoonlijk na 800 ladingen en ruim 300.000 kilometer.
Volgens de onderzoekers kan hun duurzame batterij in de nabije toekomst voor veel meer dan alleen elektrische auto’s worden gebruikt. Zo kan een huishouden in de dure stroomperiodes overdag energie uit batterijen gebruiken, waarna de NMC-batterij ’s nachts ontelbare keren goedkoop kan worden opgeladen.
Met een vervijfvoudiging van de totale batterijproductie tussen 2020 en 2030 en een snelle ontwikkeling van zonnecellen en andere milieuvriendelijke energieopslag, is de verwachting dat we in het volgende decennium zullen beschikken over efficiënte en goedkope energieopslag voor thuis.
