Vier keer zoveel energie in accu voor stekkerauto

Geschreven door

Moises van der Vlis

Gecontroleerd door

Geoff

Bijgewerkt op

7 april 2023

[addtoany] ×

Onderzoekers en technici die verbonden zijn aan het Amerikaanse onderzoeksinstituut Argonne zijn er in geslaagd om een nieuwe batterij te ontwikkelen, die vier keer de energiedichtheid heeft van lithiumion-batterijen.

1600 kilometer rijden met volle accu

Volgens de onderzoekers kan deze nieuwe batterij de actieradius van een elektrische auto verviervoudigen tot meer dan 1600 km. Dit nieuwe type accu is zo energiedicht, dat hij zelfs gebruikt zou kunnen worden voor bijvoorbeeld vliegtuigen en vrachtwagens, voor langeafstandstransporten. Hiermee verslaat dit nieuwe type accu alle bekende accu’s.

Zuurstof uit de lucht

Het geheim van de nieuwe accu is dat dit een zogenoemde vaste stofelektrolyt batterij is, die reageert met zuurstof uit de lucht. Dat bespaart heel wat gewicht, omdat de zuurstof niet meer in de batterij hoeft te zitten. De elektrolyt is het dunne laagje tussen de anode (die bestaat uit puur lithium) aan de ene kant, en de kathode waar het lithium met de lucht reageert, aan de andere kant.

Voor een groot deel puur lithium

De batterij maakt gebruik van het feit dat lithiumionen heel klein zijn. In de geïoniseerde vorm, dus met een elektron minder, is een lithiumatoom minder dan 0,155 nanometer groot. Hierdoor kan het makkelijk door de vaste stof elektrolyt ‘lekken’. Bijna de hele batterij bestaat uit de kathode en de anode, waardoor de energiedichtheid zeer groot kan worden. In de woorden van de onderzoekers: een veel hogere dichtheid aan elektronen die deel kunnen nemen aan de reactie, dan in bestaande batterijen.

Diepladen en kortsluiting veel lastiger

Harde vaste stoffen, zoals deze keramische elektrolyt, slijten ook veel minder snel dan batterijen met een vloeistof. De gevreesde lithium dendrieten, dat zijn vertakte ‘bomen’ van (elektrisch geleidend, immers metaal) vast lithium die uiteindelijk kortsluiting veroorzaken in bijvoorbeeld diepgeladen accu’s van elektrische fietsen, kunnen zich niet vormen, want daar is geen ruimte in de vaste-stof elektrolyt voor.

Lithium nog steeds erg schaars en brandgevaarlijk

Deze batterij is helaas geen oplossing voor twee andere vervelende problemen met lithium: het is extreem brandgevaarlijk en het is ook erg schaars. We moeten het doen met 90 miljard kilo, dat is per aardbewoner maar rond de tien kilo, een halve emmer vol, in de bekende lithiummijnen. Nu al krapjes dus (in een accu van een stekkerauto gaat 8 kg lithium, met dit nieuwe model 4x zoveel). Gelukkig zit er meer in de oceaan: 2,6 x 10^11 ton, dat is per aardbewoner 30 ton. Dat is een flinke woonkamer, propvol met lithium. Wel kost dit lithium veel meer energie om te winnen, rond de 100 kilowattuur per kilo.

Alle lithium in het universum is vlak na de Big Bang gevormd en erg lang overleeft lithium in sterren niet. Dat nadeel is er niet met de natriumionbatterij. Keukenzout, wat voor bijna de helft uit natrium bestaat, is spotgoedkoop. Ook zijn natrium ion batterijen minder gevaarlijk. Wel is het bereik nog steeds beperkt.