Onderzoekers verachtvoudigen capaciteit anode in lithiumaccu's

Onderzoekers van de universiteit van Berkeley hebben een nieuw anodemateriaal voor li-ion-accu's ontwikkeld dat acht keer zo veel lithium kan opnemen als anodes op basis van grafiet. Het nieuwe polymeer is ook goedkoop te produceren.

Er wordt al langer onderzoek verricht naar betere anodematerialen voor li-ion-accu's dan het gebruikelijke grafiet. Silicium komt daaruit naar voren als een van de grootste kanshebbers, omdat dit materiaal tien keer zoveel lithium kan opnemen. Het heeft echter ook een groot nadeel, namelijk dat de anode opzwelt tot driemaal het originele volume. Hierdoor worden de elektronische contacten in de anode verbroken.

Een onderzoeksteam van Berkely is er nu in geslaagd om een anode te maken waarbij de siliciumdeeltjes in een speciaal ontwikkeld polymeer zijn gevat. Het nieuwe anodemateriaal maakt het mogelijk om tot acht keer de hoeveelheid lithiumdeeltjes op te nemen, zonder dat de geleidende eigenschappen verloren gaan. Door het opnemen van de lithiumionen zorgt het polymeer ervoor dat de siliciumdeeltjes bij het uitzetten bij elkaar worden gehouden.

De onderzoekers van Berkely Lab, Gao Liu van de Environmental Energy Technologies-afdeling en Wanli Yang van de Advanced Light Source-afdeling, kwamen tot hun ontdekking door gebruik te maken van zogeheten soft x-ray absorption spectroscopy. Daarmee konden de locatie en de bewegingsrichting van de ionen en elektronen in het anodemateriaal worden nagegaan.

Tests hebben uitgewezen dat het polymeer na 32 herlaadrondes, ondanks het veelvuldig uitzetten en inkrimpen van de anode, nog niets van zijn geleiding heeft verloren. Niet alleen is de capaciteit van de anode voor het opnemen van lithiumionen verhoogd, ook is de productie ervan kostenefficiënt en kan het materiaal met de huidige productietechnieken gemaakt worden. Verschillende partijen zouden volgens Berkely Lab al interesse hebben getoond in de nieuwe anodetechnologie.