MIT-onderzoekers verbeteren lithium-lucht-accu's

Een groep onderzoekers van de Amerikaanse MIT-universiteit heeft verbeteringen aan lithium-lucht-accu's ontwikkeld, die de capaciteit van de accu's vergroten. De onderzoekers zetten daartoe koolstof nanovezels in, die als elektrode dienstdoen.

Een lithium-lucht-accu maakt gebruik van zuurstof uit de atmosfeer als oxidator van lithium, in tegenstelling tot een lithiumion-accu, waarbij de kathode een vaste stof is. Bij de vorming van lithiumoxide komt energie vrij die als elektrische energie benut kan worden. Een lithium-lucht-accu is dan ook lichter, omdat geen solide, maar een poreuze kathode gebruikt wordt, waarbij zuurstof continu via lucht kan worden aangevoerd. De energiedichtheid per gewichtseenheid van een dergelijke accu is dan ook groter dan bij een lithiumion-accu.

De hoeveelheid lithiumperoxide die zich aan de kathode kan binden is de beperkende factor voor de energie die de accu kan leveren. Door echter het interne oppervlak van de kathode te vergroten, kan het bindingsoppervlak, en zo de capaciteit, worden uitgebreid. De MIT-onderzoekers hebben dit bewerkstelligd door kathodes van koolstof nanodraden met een doorsnede van 30nm te produceren. De elektrodes bevatten meer dan negentig procent lege ruimte, zo schrijven de onderzoekers in hun paper.

De energiedichtheid per gewichtseenheid van hun accu's zou met 2500Wh/kg een record zijn en ruim viermaal groter zijn dan die van een traditionele lithiumion-accu. De accutechniek werkt overigens vooralsnog alleen in het lab; een commercieel product moet nog ontwikkeld worden. Wel biedt de techniek, waarbij de nanodeeltjes netjes geordend zijn, een mogelijkheid om de reacties in de elektrodes tot in detail met een elektronenmicroscoop te bestuderen en zo meer inzicht in de accu's te verkrijgen om ze verder te verbeteren.