Batterijen zijn in essentie nogal extreem simpele dingen. Neem twee verschillende materialen, en breng die heel dicht bij elkaar, maar niet tegen elkaar, en je hebt een batterij. De materialen maken eigenlijk niet zo uit, al zijn sommige materialen wel wat geschikter dan andere. Dus meestal metalen, maar bijvoorbeeld ook koolstof en grafiet (zoals in een potlood).
Voor optimaal resultaat is het ook handig om een geschikt laagje tussen de materialen te verzinnen. Dat kan bijvoorbeeld zoiets als citroenzuur zijn, maar meestal is het een zoutoplossing in de vorm van een gel. De zoutoplossing zorgt voor een betere geleiding tussen de materialen. De gelvorm maakt het makkelijker om het langdurig op te slaan in de batterij. Hoe droger de gel, hoe beter.
De meeste materialen zijn in combinatie geladen, en oxidatie zorgt voor dalende inhoud in de batterij. Bij oplaadbare batterijen kun je op een relatief veilige manier die oxidatie omkeren. Daar zitten wel een aantal haken en ogen aan. Zo worden de materialen warm tijdens het opladen en als iets warm wordt dan zet het uit. Als dat uitzetten en krimpen te vaak en te volumineus gebeurd, dan valt het materiaal uit elkaar.
Lithium heeft daar bijvoorbeeld nogal last van. Maar lithium is wel één van de lichtgewicht metalen met hoge energiedichtheid en dus worden bij lithium batterijen allerlei combinaties geprobeerd om het expansie probleem te reduceren. Lithium ion batterijen wijken daarom enigszins af van het bovenbeschreven basisontwerp doordat er ook lithium te vinden is in de gel van het tussenlaagje voor de overdracht van de lithium ionen.
Recentelijk hebben wetenschappers een nieuwe oplaadbare combinatie weten te maken op basis van aluminium en grafiet. Dit is om allerlei redenen significant. Deze combinatie heeft namelijk zo’n beetje alle eigenschappen die je van een batterij verwacht:
- de materialen zijn lichtgewicht en zo ongeveer de meest voorkomende materialen op aarde,
- de batterij kan enorm snel opgeladen worden,
- de batterij kan enorm vaak opgeladen worden,
- het is een uiterst veilige batterij die doorboort kan worden zonder brandbare gevolgen en dan zelfs nog blijft werken.
Het grafiet moet wel op een speciale manier bewerkt worden om optimaal te functioneren, maar daar is geen exotische methode of unieke stap voor nodig.
Kortom, dit kon wel eens de technologiesprong zijn waar we op zaten te wachten. In elk geval voor EV en transport doeleinden, of lokale opslag. Maar ja, dan is het natuurlijk wel noodzakelijk dat er net zoveel geld gepompt gaat worden in verdere ontwikkeling van deze combinatie als in meer gevestigde technologieën op basis van lithium. Ik ben dan ook zeer benieuwd waar deze nieuwe combinatie als eerste commercieel op gaat duiken.
Tot die tijd blijven de briljante youtube filmpjes met noeste huisvlijt overigens ook heel leerzaam.
Geen opmerkingen:
Een reactie posten