Nieuwe polymeercoating moet Li-Ion-accu’s nóg beter maken

Nieuwe polymeercoating moet Li-Ion-accu's nóg beter maken

Wetenschappers van het Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) hebben een geleidende polymeercoating ontwikkeld, genaamd HOS-PFM. Deze coating kan lithium-ion accu’s voor elektrische voertuigen (EV) langer laten meegaan en krachtiger maken.

Gao Liu, een senior wetenschapper bij Berkeley Lab, ziet nieuwe mogelijkheden voor de ontwikkeling van betaalbare en eenvoudig te produceren EV-accu’s.

Hoe werkt de HOS-PFM coating?

De HOS-PFM coating geleidt zowel elektronen als ionen tegelijkertijd, wat zorgt voor stabiliteit en hoge laad-/ontlaadsnelheden, terwijl de levensduur van de accu wordt verlengd. Liu stelt dat de coating ook als een ‘acculijm’ kan dienen en de levensduur van een lithium-ion accu kan verlengen van gemiddeld 10 jaar naar ongeveer 15 jaar.

De HOS-PFM geleidende bindmiddel bestaat uit een niet-giftig polymeer dat op atoomniveau verandert als reactie op warmte. Wanneer het wordt verhit tot ongeveer 450 graden Celsius, smelten de alkyl-eindketens weg, waardoor er “plakkerige” plaatsen ontstaan die zich op atoomniveau aan silicium- of aluminiummaterialen hechten. De polymeerketens assembleren zich dan zelf tot spaghetti-achtige strengen, de zogenaamde “hierarchisch geordende structuren” (HOS).

Prestaties van HOS-PFM coating getest

Om de superieure geleidende en hechtende eigenschappen van HOS-PFM aan te tonen, hebben Liu en zijn team aluminium- en siliciumelektroden gecoat met HOS-PFM en hun prestaties getest in een lithium-ion accuopstelling.

Silicium en aluminium zijn veelbelovende elektrodematerialen voor lithium-ion accu’s vanwege hun potentieel hoge energieopslagcapaciteit en lichtgewicht profielen. Deze goedkope en overvloedige materialen slijten echter snel na meerdere laad-/ontlaadcycli.

De onderzoekers toonden aan dat de HOS-PFM coating de degradatie van op silicium- en aluminium gebaseerde elektroden tijdens de accucycli aanzienlijk vermindert, terwijl ze een hoge accucapaciteit leveren gedurende meer dan 300 cycli. Deze resultaten zijn indrukwekkend, omdat silicium-gebaseerde lithium-ion cellen meestal slechts een beperkt aantal laad-/ontlaadcycli en een beperkte levensduur hebben. De bevindingen zijn onlangs gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Energy.

Nieuwe polymeercoating moet Li-Ion-accu's nóg beter maken
Van links naar rechts: Scanning electron microscoop beelden van aluminium op een koper bilayer apparaat vóór (A) oplaadcycli en na (B) oplaadcyclecycli en een koperen drielaagstoestel met HOS-PFM-coating na oplaadcycli (C).

Toepassingsmogelijkheden en toekomstige stappen

De HOS-PFM coating kan het gebruik van elektroden met een siliciumgehalte van maar liefst 80% mogelijk maken. Een dergelijk hoog siliciumgehalte kan de energiedichtheid van lithium-ionaccu’s met minstens 30% verhogen, volgens Liu. Bovendien is silicium goedkoper dan grafiet, het standaardmateriaal voor elektroden vandaag de dag. Goedkopere accu’s kunnen de beschikbaarheid van instapmodel elektrische voertuigen aanzienlijk vergroten.

Het onderzoeksteam is van plan samen te werken met bedrijven om de HOS-PFM coating op te schalen voor massaproductie. Het onderzoek werd ondersteund door het DOE Vehicle Technologies Office en kreeg aanvullende financiering van het Toyota Research Institute.

Afbeelding 2 en video: Berkeley Lab

Vorig artikelDe Giannini Uso is een piepkleine elektrische pick-up uit Italië
Volgend artikelDe toekomst van de Passat is de elektrische Volkswagen ID.7

LAAT EEN REACTIE ACHTER

Vul alstublieft uw commentaar in!
Vul hier uw naam in