23 jun. 2013
1 minuut
Met een strookje hout dat is bekleed met tin zou je een kleine, duurzame, efficiënte en milieuvriendelijke batterij kunnen maken. Maar probeer het nog maar niet thuis – de componenten in zo’n batterij, die is beproefd op de University of Maryland, zijn duizend maal dunner dan een vel papier.
Door het gebruik van natrium in plaats van lithium, zoals bij veel herlaadbare batterijen, is de batterij milieuvriendelijk. Natrium slaat energie niet zo efficiënt op als lithium, dus deze batterij zal niet worden gebruikt in mobieltjes, maar hij is goedkoop en de gebruikte materialen zijn overal beschikbaar. Hij is ideaal voor het in een keer opslaan van grote hoeveelheden energie, zoals zonne-energie in een energiecentrale.
Gangbare batterijen zijn vaak gemaakt op een stijve basis en zijn te broos om het zwellen en krimpen te weerstaan dat optreedt als elektronen in de batterij worden opgeslagen of worden gebruikt. Liangbing Hu, Teng Li en hun team ontdekten dat houtvezels soepel genoeg zijn voor meer dan 400 laadcyclussen met hun natrium-batterij – en daarmee behoort hij tot de ‘langst levende’ nanobatterijen.
"Onze inspiratie kwam van de bomen", verklaart Hu, assistent -professor materiaalwetenschappen. "De houtvezels waarvan de boom is gemaakt bevatten mineraalrijk water en zijn daarom ideaal voor het opslaan van vloeibare elektrolyten. Zo vormen zij niet alleen de basis, maar ook een actief deel van de batterij."
Hongli Zhu en andere teamleden constateerden dat na honderden malen laden en ontladen van de batterij, het hout weliswaar was gekreukeld, maar nog wel intact gebleven. Uit computermodellen bleek dat de kreukels zorgen voor een effectieve ontspanning van de stress gedurende ladenen ontladen, waardoor de batterij lang kan meegaan.
"Het persen van natriumionen door anodes van tin verzwakt vaak de hechting van het tin aan het basismateriaal", zegt mechanica-wetenschapper Li, "maar de houtvezels zijn zo zacht dat ze werken als mechanisch buffer en dat ze zich aanpassen aan de veranderingen van het tin. Dat is de sluetel tot onze duurzame natrium-ion batterijen".
Anderen lazen ook
