Stanford: We hebben het gewicht van stroomafnemers in lithium-ioncellen met 80 procent verminderd. De energiedichtheid neemt toe met 16-26 procent.
Wetenschappers van Stanford University en het Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) besloten lithium-ioncellen te verkleinen om hun gewicht te verminderen en zo de energiedichtheid van opslag te vergroten. Hiervoor hebben ze de draaglagen aan de buitenkant opnieuw ontworpen: in plaats van brede platen koper of aluminium gebruikten ze smalle stroken metaal, aangevuld met een laagje polymeer.
Hogere energiedichtheid in Li-ion zonder hoge investeringskosten
Elke Li-ion-cel is een rol die bestaat uit een lading-ontladings-/ontladingslaag, een elektrode, een elektrolyt, een elektrode en een stroomcollector in die volgorde. De buitenste delen zijn metaalfolie gemaakt van koper of aluminium. Ze laten elektronen de cel verlaten en er weer in terugkeren.
Wetenschappers van Stanford en SLAC besloten zich te concentreren op verzamelaars, omdat hun gewicht vaak enkele tientallen procenten bedraagt van het gewicht van de hele schakel. In plaats van koperplaten gebruikten ze polymeerfilms met smalle stroken koper. Het bleek mogelijk om het gewicht van de collectoren tot 80 procent te verminderen:
De klassieke cilindrische lithium-ioncel is een lange rol die uit meerdere lagen bestaat. Wetenschappers van Stanford en SLAC hebben de lagen verkleind die ladingen verzamelen en geleiden - stroomcollectoren. In plaats van koperplaten gebruikten ze polymeer-koperplaten verrijkt met niet-ontvlambare chemicaliën (c) Yusheng Ye / Stanford University
Dat is nog niet alles: aan het polymeer kunnen chemische verbindingen worden toegevoegd die ontsteking voorkomen, en dan gaat de lagere ontvlambaarheid van de elementen gepaard met een lager gewicht:
Ontvlambaarheid van koperfolie gebruikt in een klassieke lithium-ioncel en een collector ontwikkeld door Amerikaanse onderzoekers (c) Yusheng Ye / Stanford University
De onderzoekers zeggen dat opnieuw ontworpen collectoren de gravimetrische energiedichtheid van cellen met 16-26 procent kunnen verhogen (= 16-26 procent meer energie voor dezelfde eenheidsmassa). Het betekent dat een batterij met hetzelfde volume en dezelfde capaciteit kan 20 procent lichter zijn dan de huidige.
Er zijn in het verleden pogingen ondernomen om het reservoir te optimaliseren, maar het veranderen ervan heeft tot onverwachte bijwerkingen geleid. De cellen werden instabiel of er was een [duurder] elektrolyt nodig. De door wetenschappers van Stanford ontwikkelde variant lijkt dergelijke problemen niet te veroorzaken.
Deze verbeteringen bevinden zich in een vroeg stadium van onderzoek, dus verwacht niet dat ze vóór 2023 op de markt zullen komen. Ze zien er echter veelbelovend uit.
Het is de moeite waard hieraan toe te voegen dat Tesla ook een interessant idee heeft om de lading van metaallagen te verzamelen. In plaats van dunne koperen strips over de hele lengte van de rol te gebruiken en ze slechts op één plek (in het midden) naar buiten te leiden, haalt hij ze er meteen uit met een afgesneden overlappende rand. Hierdoor leggen de ladingen een veel kleinere afstand af (weerstand!), en zorgt het koper voor extra warmteoverdracht naar buiten:
> Zullen de 4680-cellen in de nieuwe batterijen van Tesla boven- en ondergekoeld zijn? Alleen van beneden?
Dit kan je interesseren:
