Als oplossing voor de korte levensduur en de lange laadtijden van elektrische auto’s wordt vaak gewezen naar zogeheten solid-state batterijen. Maar die hadden altijd stabiliteitsproblemen.
Interne chemische veranderingen tastten de elektroden in de batterijen en daarmee de duurzaamheid aan, maar dat probleem lijkt nu te zijn opgelost door onderzoekers van de Yokohama National University in Japan.
Zij optimaliseerden de chemische samenstelling van solid state-batterijen om de levensduur te verlengen. Hun onderzoek is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature.
Batterijstructuur blijft behouden
Zoals de naam al zegt, zitten er in een solid state-batterij alleen vaste stoffen. Daardoor komen er bij lekken geen giftige vloeistoffen vrij én laadt de batterij sneller op dan een lithiumionbatterij.
Daarnaast hebben solid state-batterijen een vaste elektrolyt, die de stroom intern in de batterij geleidt.
De problemen ontstaan wanneer de lithiumionen aan de elektroden van de batterijen moeten worden onttrokken om de autowielen te laten draaien. Daarbij krimpen de elektroden en zetten ze uit, waardoor de interactie tussen de elektroden en de vaste elektrolyt gaandeweg verstoord raakt.
De Japanse onderzoekers wisten dit te voorkomen door de hoeveelheden lithiumtitanaat en lithiumvanadiumdioxide in de batterijen zo te optimaliseren dat de kristallijne structuur van de batterij niet verandert in de loop der tijd.
‘Als vervorming en uitzetting in evenwicht zijn, blijft de stabiliteit tijdens het opladen en ontladen behouden,’ zegt hoogleraar Naoaki Yabuuchi van de Yokohama National University over de bevindingen van het onderzoeksteam.
Je auto opladen in 5 minuten
Het onderzoek heeft geleid tot de ontwikkeling van een solid state-batterij die na meer dan 400 ladingen en ontladingen nog steeds niet achteruitgaat.
Volgens de onderzoekers is dit het bewijs dat hun nieuwe elektrodenmateriaal veel beter en stabieler is dan alles wat we eerder hebben gezien.
Ze zeggen daarnaast dat verder onderzoek zal leiden tot de productie van solid state-batterijen die niet alleen goedkoper en stabieler, zijn maar ook een aanzienlijk snellere laadtijd hebben.
‘In de toekomst kan het bijvoorbeeld mogelijk zijn om een elektrische auto in 5 minuten op te laden,’ zegt Naoaki Yabuuchi.
Autofabrikanten als BMW, Ford, Honda en Toyota werken momenteel allemaal aan de ontwikkeling van solid state-batterijen voor hun elektrische auto’s.