In 2020 is de verkoop van elektrische auto’s echt van de grond gekomen. Dat is goed nieuws voor het klimaat, maar de technologie is nog lang niet perfect. Groene voertuigen worden bijvoorbeeld nog steeds beperkt door actieradius en prijs.
Maar gelukkig gaat de technologie vooruit in de zesde versnelling. Nu hebben Zweedse onderzoekers van de technische hogeschool Chalmers een batterij gebouwd met een groot potentieel voor de ontwikkeling van elektrische auto’s.
De onderzoekers hebben een massaloze batterij geproduceerd die vele malen beter is dan eerdere versies. En al heeft de batterij slechts een vijfde van de capaciteit van een normale batterij, de wetenschappers erachter noemen het een doorbraak.
Massaloze batterij maakt elektrische auto lichter
De batterij – die technisch een structurele batterij wordt genoemd – fungeert als bouwmateriaal en batterij tegelijk.
Copyright: Technische hogeschool Chalmers
Een structurele batterij kan daarmee bijvoorbeeld worden gebruikt als bouwmateriaal voor de carrosserie van een elektrische auto en het zware accupakket vervangen.
Omdat de batterij zo niet bijdraagt aan het gewicht van de auto, wordt hij ‘massaloos’ genoemd.
Als de ingebouwde batterijen wijdverspreid raken, kan dit leiden tot een revolutie voor elektrische auto’s. Die hebben nu nog zware lithiumionbatterijen, die doorgaans een derde van het gewicht van de auto uitmaken. Hoe lichter de auto, hoe minder energie er nodig is om hem aan te drijven.
Vorig jaar liet Elon Musk weten dat Tesla ook werkt aan gewichtsbesparing door de batterij weg te werken in de carrosserie van de auto, maar het experiment van de Zweedse onderzoekers gaat nog een stap verder.
Minder energie maar sterk als aluminium
Een structurele batterij heeft dezelfde basiselementen als een gewone batterij: twee elektroden en een tussenliggende elektrolytische laag die ionen heen en weer voert terwijl de batterij oplaadt en ontlaadt.
De recordbatterij van de Zweedse onderzoekers heeft een negatieve elektrode van koolstofvezel en een positieve van zilverfolie bekleed met lithium-ijzerfosfaat. Tussen de elektroden bevindt zich een dunne laag glasvezel die in een elektrolytische vloeistof is gedompeld. Ten slotte is het geheel gelamineerd tot een stijf maar buigbaar materiaal.
Zo wisten de onderzoekers een batterij te bouwen met een energiedichtheid van 24 wattuur per kilogram – of 20 procent van de capaciteit van lithiumionbatterijen.
Maar aangezien het gewicht van de auto veel lager uitvalt met een structurele batterij, heeft deze niet dezelfde energiedichtheid nodig om de auto dezelfde prestaties te geven. Toch proberen de onderzoekers de energiedichtheid op te krikken.
Door de elektrode van zilverfolie te vervangen door koolstofvezel en de tussenliggende glasvezellaag nog dunner te maken, denken ze het ontwerp radicaal te kunnen verbeteren.
Ze denken zelfs binnen twee jaareen batterij te kunnen bouwen met een drie keer zo grote energiedichtheid – en zo sterk als aluminium.