Nanotechniek verkort laadtijd batterijen

Onderzoekers van een Amerikaanse universiteit hebben een nanomateriaal ontwikkeld dat batterijen zou verbeteren. De condensatorachtige techniek moet de laad- en ontlaadtijd verkorten, terwijl de capaciteit van de batterijen gelijk blijft.

Zogeheten supercondensators hebben, vergeleken met normale oplaadbare batterijen, als voordeel dat ze zeer snel opgeladen kunnen worden en hun opgeslagen energie zeer snel kunnen afgeven. De capaciteit is echter veel lager dan die van conventionele oplaadbare batterijen. Een groep onderzoekers van de Paul Braun Research Group van de Illinois-universiteit heeft echter een manier gevonden om eigenschappen van de twee ladingsdragers te combineren; hun kathodes voor batterijen zouden een hoge capaciteit combineren met hoge stromen.

De onderzoekers maakten gebruik van een thin film, die als basis dient voor een driedimensionale structuur met een groot oppervlak. Het materiaal wordt gecoat met nanobolletjes, die vervolgens van een laagje metaal worden voorzien. De bolletjes worden daarna opgelost, wat een poreus oppervlak oplevert dat ten slotte een coating met een dunne laag actief materiaal krijgt. Door het raamwerk van gecoat metaal op te rollen, ontstaan elektrodes met een zeer groot actief oppervlak, waardoor veel lading kan worden vastgehouden. De poriën zorgen voor een goede ionenmobiliteit, wat tot korte laad- en ontlaadtijden leidt.

Het coatingsmateriaal is afhankelijk van het type batterij; voor lithiumion-batterijen en voor NiMH-batterijen werden al coatings ontwikkeld. De techniek kan op die manier voor een breed scala al dan niet toekomstige batterijtypen worden ingezet en zou geschikt zijn om van het lab te worden opgeschaald naar industriële procedés. De elektrodes zouden robuust genoeg zijn om vele laad- en ontlaadcycli te doorstaan. De techniek zou niet alleen in accu's voor consumentenelektronica als laptops en telefoons gebruikt kunnen worden, maar zou zich ook lenen voor accu's voor elektrische voertuigen.