17 feb. 1999
2 minuten
Met een elektrolyt die is ontwikkeld op het Oak Ridge National Laboratory kunnen lithium-ion-batterijen worden gemaakt die 5 tot 10 keer zoveel energie opslaan en die veiliger zijn dan de typen die onlangs in de brand vlogen in de Boeing 787 Dreamliner. Hoewel de oorzaak van de brand nog niet officieel is vastgesteld, zou Boeing het risico kunnen hebben verminderd door een veiliger elektrodemateriaal te gebruiken, maar voor de elektrolyt zouden er minder alternatieven zijn geweest. Lithium-ion batterijen – zelfs de uitvoeringen met relatief veilige elektroden – bevatten nog altijd ontvlambare, vloeibare elektrolyten.
Niet-vloeibare elektrolyten zouden veel veiliger zijn, maar het is moeilijk om ze voldoende geleidend te maken voor gebruik in batterijen. De onderzoekers hebben nu een eenvoudige methode voor het maken van een nanostructuur van een bepaald vast elektrolytmateriaal. De nanostructuur verbetert de geleidbaeerheid van het materiaal met een factor 1000, en dat is genoeg om voor gebruik in lithium-ion batterijen. Ook is aangetoond dat het materiaal compatibel is met ‘high-energy’ elektroden.
De vaste elektrolyt is minder geleidend dan vloeibare elektrolyten, maar de onderzoekers zeggen dat ze dit kunnen compenseren , onder andere door hem heel dun te maken. Zelfs dan zullen de batterijen niet zo snel laden – of dezelfde vermogens-‘boost’ kunnen leveren als met vloeibare elektrolyten, maar voor veel toepassingen zou het voldoende zijn.
Door de vaste elektrolyt zijn de batterijen niet alleen veiliger, maar ze kunnen ook worden gebruikt met elektroden voor een hogere energie. daardoor kan de opgeslagen energie veel groter zijn, hoewel de mate waarin deze batterijen hun vermogen kunnen afgeven minder is dan bij de huidige lthium-ion batterijen,. Er kan dus een veel kleinere batterij worden gebruikt en dat bespaart ruimte en gewicht in vliegtuigen en reduceert de kosten van elektrische voertuigen in belangrijke mate.
De vaste elektrolyt zou bijzonder geschikt kunnen zijn voor lithium-zwavel batterijen, die veel energie kunnen opslaan, maar die veiligheidsproblemen hebben en niet vaak genoeg kunnen worden herladen om de hele levensduur van een elektrische auto te blijven werken. De lithium-metaal elektroden kunnen kortsluitingen en brand veroorzaken. De vaste elektrolyt helpt om het lithium-metaal te stabiliseren en dient als barrière om kortsluitingen te voorkomen. De zwavel-elektroden in deze batterijen degraderen als ze worden gebruikt in vloeibare elektrolyten, maar de vaste elektrolyt voorkomt dat.
Het onderzoek bevindt zich nog in een beginstadioum. Tot nu toe zijn er alleen nog maar kleine testcellen gemaakt. En over het werk met lithium-zwavelbatterijen is nog niets gepubliceerd.
While the cause of the Boeing fire hasn’t yet been determined, Boeing could have reduced the risk of fire by choosing a safer electrode chemistry (see "Grounded Boeing 787 Dreamliners Use Batteries Prone to Overheating"). But it would have had fewer options for the electrolyte-the material that allows current to flow through a battery. Lithium-ion batteries, even the ones that use relatively safe electrodes, still use flammable liquid electrolytes.
Anderen lazen ook
