Verjongingskuur voor li-ion

Chinese wetenschappers zeggen een lithium-ion-dragermolecuul te hebben ontwikkeld die de veroudering van lithium-ionbatterijen tegengaat. Door de stof in batterijcellen te injecteren, kunnen deze batterijen tot 80% van hun oorspronkelijke capaciteit herstellen, zo claimen ze.

Het onderzoek is gepubliceerd in Nature.

De methode is ontwikkeld door een team van de Fudan Universiteit in Shanghai en zou de levensduur van batterijen kunnen verlengen tot meer dan 12.000 ontlaadcycli. Normaal gesproken gaan batterijen tussen de 1000 en 1500 cycli mee (ongeveer zes tot acht jaar gebruik).

De technologie is gebaseerd op een lithiumdragermolecuul dat in oude batterijen kan worden geïnjecteerd om verloren lithiumionen aan te vullen. Gao Yue van de Fudan Universiteit: “De structuur van dit molecuul is vrij eenvoudig, met lithiumelektronen aan één uiteinde en de rest als een voertuig dat lithiumelektronen vervoert naar de verouderende batterij. De voertuigcomponent wordt uiteindelijk ontladen als gas.”

De juiste dragermolecule vinden

Volgens het team was het ontwerpen van het dragermolecuul een grote uitdaging. Zonder bestaande voorbeelden moesten de onderzoekers hun verbeelding en kunstmatige intelligentie (AI) gebruiken.

Het team merkte op dat elke kandidaat-molecule moest voldoen aan een complexe reeks vereisten om te kunnen werken. Deze omvatten goed oplossen in de bestaande elektrolyt van de batterij en deelnemen aan reacties zonder de batterij te beschadigen.

Het moest ook zeer compatibel zijn met verschillende actieve materialen en elektrolyten. Hiervoor gebruikte het team machine learning om potentiële kandidaten te identificeren door moleculaire eigenschappen te digitaliseren en gebruik te maken van uitgebreide datasets op het gebied van organische chemie, elektrochemie en materiaaltechnologie.

Het resultaat, CF3SO2Li, kwam naar voren als een ideale oplossing voor het probleem. Het is relatief goedkoop, gemakkelijk te maken en compatibel met de meeste gangbare batterijen.

Door te testen ontdekte het team dat batterijen die aan deze nieuwe molecule waren blootgesteld, zelfs na 12.000 tot 60.000 laad-ontlaadcycli nog bijna zo goed presteerden als toen ze nieuw waren.