TU Delft brengt bewegingen lithium-ionen in kaart voor snel laden accu's

Het is wetenschappers gelukt om uit te vinden hoe lithium-ion-accu's sneller kunnen laden. De inzichten komen door onderzoek te doen aan li-ion-accu's met neutronen uit de Delftse onderzoeksreactor van het Reactor Instituut Delft.

De efficiëntieslag kan gemaakt worden doordat onderzoekers van het instituut de lithium-ionen goed in beeld konden brengen met behulp van de neutronen. Hierdoor kon goed gezien worden welke factoren een rol spelen bij het laden en ontladen van de accu's en hoe dat proces sneller en efficiënter gemaakt zou kunnen worden schrijft de Delftse universiteit op haar site.

Het in beeld brengen van lithium-ionen is met conventionele technieken niet goed te doen, waardoor er relatief weinig kennis is over de laad- en ontlaadfactoren van li-ion-accu's. De onderzoekers hebben via Neutron Depth Profiling de ionenbewegingen in een normale accu in kaart gebracht.

Om de lithium-ionen in beeld te brengen werden neutronen gebruikt die het Delftse Reactor Instituut leverde. Als een afgeschoten neutron opgevangen wordt door een lithium-ion, splitst dit in een tritiumkern en een heliumkern. Na de splitsing kunnen de deeltjes gedetecteerd worden, waaruit dan afgeleid kan worden hoe de lithium-ionen zich bewegen in de accu. De onderzoekers hadden de meeste interesse in de interne weerstand van de accu omdat die 'bepaalt hoe langzaam en efficiënt het opladen en ontladen verloopt'.

De drie methodes die de onderzoekers bedacht hebben om accu's sneller en efficiënter op te kunnen laden zijn volgens Wagemaker niet ingewikkeld. Dat kan door de deeltjesgrootte van de elektrode aan te passen, het aanpassen van het lithium-ion-geleidingsvermogen van de elektrode en de elektronische geleidbaarheid van de elektrode te veranderen. Elke manier heeft weer invloed op een specifieke eigenschap van de accu, het aanpassen van het li-ion-geleidingsvermogen heeft bijvoorbeeld alleen zin bij een hoge batterijbelasting.

Kort gezegd komt uit het onderzoek naar voren welke eigenschappen een accu moet hebben voor bepaalde toepassingen. Snel laden vereist een ander type accu dan wanneer andere eisen belangrijker zijn. De exacte details zijn te vinden in de onderzoekspaper in het tijdschrift Advanced Energy Materials.

Reacties (28)

[Mar.tin]

En in die 10 jaar is er echt wel een heleboel gebeurd in batterijland hoor

Zie bijvoorbeeld ook een antwoord hier: http://www.quora.com/Is-i...ity-improves-5-8-per-year

Er gebeurt best wel wat. De grote stappen die soms worden aangekondigd worden ook zeker in de huidige technologie verwerkt.

In ruwweg dezelfde formfactor zien we bij de iPad bijvoorbeeld dat er tussen de 1e en de 4e generatie 24 tegen 43 Wh aan accu's meeging. En in de iPad air 2 is dat in een apparaat dat minder als de helft zo dik meet toegenomen tot 27 Wh.

Ik denk dat we dus wel vrij eenvoudig kunnen stellen dat er wel behoorlijk wat gebeurt op accugebied . Ook ongemerkt.

[SpiekerBoks]

Wat er vooral gebeurt op accugebied is de dat de markt enorm groeit, dankzij onder andere elektrisch vervoer, steeds meer thuisbatterijen en ook grid-scale energieopslag.

Niet alleen Tesla maar ook BMW, Mercedes en vele andere multinationals brengen grote accusystemen op de markt. Dat alles in nog geen twee maand tijd (qua aankondigingen althans):
http://www.duurzaambedrij...rote-ongelijk-van-netflix

Met al die nieuwe kapitaalkrachtige spelers, naast de Apple's en Samsung's van deze wereld, is er steeds meer belang bij innovatie en steeds meer geld voor R&D. In de afgelopen 10 jaar zijn de ontwikkelingen zeker significant geweest maar voor de komende 10 jaar verwacht ik veel sneller en vaker echte doorbraken die ook de productie halen. Zin in!

[mae-t.net]

Samsung is in jouw rijtje zelfs een bijzondere speler; die maakt zowel accu's als devices. Apple niet en autofabrikanten gaan daar vaak joint-ventures voor aan.

[Verwijderd]

Dan taal verandert, als veranderen wij automatisch mede. Dantublieflt

[JanW23]

Inderdaad! Je hoort zoveel nieuws over batterijen, maar je ziet er nog niets van.

[Tok Tok]

Dit gaat niet over een nieuw type batterij, dit gaat over een verbetering van de huidige technologie. De bevindingen lijken mij zeer concreet en duidelijk, bovendien wordt er verwacht dat de energiedichtheid van de lithium ion batterijen met elke jaar ongeveer 8% toeneemt. Er valt dus nog veel winst te behalen.

http://my.teslamotors.com/de_AT/forum/forums/how-fast-lithiumion-energy-density-improving

[Iblies]

Lithium-ion is itt wat vele denken geen oude techniek.
De techniek is ongeveer 40 jaar oud, dat we het echt gebruiken ongeveer 20, maar de laatste 10 jaar neemt het een vogelvlucht door gebruik van mobile devices en daar komen naar het schijnt ook auto's bij.

De interesse is niet alleen toegenomen, maar ook de vraag naar betere technieken omdat het productieproces zo lang duurt. En langzaam aan komen we er ook achter dat we een andere stof dan lithium kunnen gebruiken. Alleen moeten we wel realistisch zijn dat een nieuwe techniek niet zo snel komt want die zal moeten worden gechecked op veiligheid,
maar het bouwen van een faciliteit zal ook tijd in beslag nemen.

[mae-t.net]

Langzaamaan komen we erachter dat we een anders stof dan lithium kunnen gebruiken? Dat is wellicht een beetje ongelukkig geformuleerd; het heeft juist vele pogingen met bijna zoveel verschillende stoffen geduurd totdat bleek dat lithium handig was voor gebruik in accu's.

Misschien bedoel je de stoffen die binnen een lithiumaccu gebruikt worden voor anode en kathode.

[Trommelrem]

Volgens mij zijn batterijen door de jaren heen veel beter geworden, maar zijn apparaten ook veel meer energie gaan slurpen.

[Verwijderd]

Dat laatste gaat zelfs lang niet altijd op.

Bijvoorbeeld laptops zijn gemiddeld vele malen minder gaan 'slurpen'. Deze halen nowadays met een veel kleinere omvang (zowel qua accu als qua device) accutijden die vroeger gewoonweg onmogelijk waren. Als jij een Macbook zou maken met de omvang van mijn oude Pentium 3 laptop, haal je makkelijk 24+ uur op één accu.

We zijn echter van apparatuur als smartphones meer dan ooit gaan eisen, in een kleinere schil. Daar kan geen ontwikkeling op de accumarkt tegenop. En sinds iedereen gelijk aan zijn mobiel denkt als ze het woord 'accu' lezen...

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 23 juli 2024 05:50]

[computerjunky]

Probleem bij laptops is gewoon dat de hardware zuiniger is geworden maar de ipv een 65 Wh er nu nog maar een 35 a 40 Wh accu instoppen om geld te besparen....

Laptops zijn dan ook geen goed voorbeeld.

mp3 spelers , videocamera's, fototoestellen met accu en telefoons weer wel.

[Framoes]

Bij de meeste laptops weten veel mensen niet eens welk merk accu er in zit en heeft het besturingssysteem grote invloed op accugebruik. Producenten adverteren wel met lange accuduur, maar

Veel accugereedschap is beduidend beter dan een jaar of 5 geleden. De accu's daar worden constant volgestopt met nieuwe innovaties omdat de concurrentie hevig is. Al die bedrijven willen zoveel mogelijk power combineren met een maximale gebruiksduur.

Bijvoorbeeld: http://www.metabo.nl/LiHD-accu-technologie.56449.0.html maar bijna alle bedrijven hebben wel trucs om hun accu's langer mee te laten gaan.

[computerjunky]

En ondertussen zit er in de accu van mijn telefoon 3300 mah ipv de 800 mah in de nokia 5110 die ook nog eens 3x zo zwaar was.

[Verwijderd]

En ondertussen zit er in de accu van mijn telefoon 3300 mah ipv de 800 mah in de nokia 5110 die ook nog eens 3x zo zwaar was.

Die was standaard 170 gram met een NiMH batterij.
Optioneel toen ook al verkrijgbaar 1050 mAh met een Li-Ion batterij was die de 5110 nog maar 111 gram.
Ik geloof niet dat jou telefoon met 3300 mAh nu 56 gram weegt. Laat staan 37 gram

[TheGhostInc]

Eerst zien dan geloven. Dit horen we intussen al een jaartje of 10.

Wat je normaal vooral hoort zijn de Amerikaanse claims die nergens over gaan. Juist dit onderzoek vind ik eigenlijk heel eerlijk, ze zeggen duidelijk wat ze gedaan hebben en wat de resultaten zijn in 'Jip en Janneke'-taal.

Er staat nergens dat ze 10x meer capaciteit beloven of 10x sneller laden, maar juist (zoals de wetenschap normaal werkt) door meer inzicht te krijgen kunnen ze weer een paar stapjes maken.

[Gamebuster]

Ik zie anders toch wel force toename van accuduur in vooral laptops. Ook met de opkomst van elektrische auto's moet je toch wel inzien dat al die accu-innovatie toch echt wel doorgevoerd wordt.

Het "probleem" is dat telefoonmakers liever meer "power" introduceren in een zo klein mogelijk pakketje, dan langere levensduur op een accu. Als moderne smartphones de formaten van oude telefoons zouden aannemen, kunnen ze waarschijnlijk zeer lang op een accu.

Stel je eens een iphone 4/4S/5 voor die 3x zo dik is; de PCB blijft identiek, maar de 200% extra dikte is puur accu. Het is dan nog steeds een compacte telefoon in verhouding tot toestellen uit begin 2000, maar niet zo compact als de moderne concurrenten.

Men laadt blijkbaar liever dagelijks om maar een kleinere foon te hebben... of tenminste, dat is wat telefoonmakers geloven. Ik zelf sluit me erbij aan: Als ik mocht kiezen tussen mijn ifoon 6 en een ifoon 6 extra-fat met extra accu duur, had ik de normale ifoon 6 genomen.

[Kerberos84]

De nieuwswaarde hier zit hem nu voor eens in het naar buitenbrengen van nieuws
1: uit Delft, dus beste Nederlanders, het is dmv jullie reactor dat hier betere technieken kunnen gebruikt/ontwikkeld worden
2: het eens geen artikel is van "we laden een batterij volledig in 12 seconden tijd" of "we hebben een batterij ontwikkeld die een ganse stad van electriciteit kan voorzien", het is een realistische schets waarin gezegd wordt dat ze het proces beter snappen, en dat ze voorzien dat in de toekomst ze telkens dmv kleine stapjes betere prestaties gaan kunnen leveren
3: het is eens uitgelegd in simpele taal. Je moet geen doctoraat magische wetenschappen verkregen hebben om het te snappen.

En ja, ik weet dat je aan het ranten bent, maar je bent niet verplicht Tweakers te gebruiken. Klachten kan je indienen op de voorziene plaatsen, niet hier.

[mae-t.net]

Het idee achter wetenschappelijk nieuws is, dat het gaat om nieuwe vindingen. Welke vindingen daarvan ook daadwerkelijk op korte termijn toegepast worden, weet je vantevoren niet.

Het kan zelfs zo zijn dat een patent 10 jaar of langer op de stapel blijft liggen totdat iemand een briljant idee krijgt hoe je het toe kunt passen. Zie bijvoorbeeld patenten op cd/laserdiscgebied die al minstens 20 jaar oud waren toen de ontwikkeling door Philips werd opgepakt (en toen duurde de ontwikkeling ook nog eens jaren).

Overigens gaat het hier ook deels om fundamenteel onderzoek; er is een beter begrip van de werking van de accu ontstaan. Zelfs als de resultaten onverhoopt niet implementeerbaar zouden zijn, dan helpen ze wel mee aan toekomstige aanpassingen van de technologie.

Tenslotte kun je over die -1 gewoon klagen in het daarvoor bestemde GoT-topic ; even uitleggen waarom het een 0 moet zijn en hij staat in no-time goed, als jouw uitleg een beetje hout snijdt. Ik vind jouw betoogstijl ook wat meer ranty dan inhoudelijk, maar er is kennelijk wel wat inhoud.

[Reactie gewijzigd door mae-t.net op 23 juli 2024 05:50]

[Verwijderd]

Dit is tenminste een keer een nuttig onderzoek. Fundamenteel onderzoek, de basis waarop men op een R&D afdeling tenminste meteen een betere accumulator kan bouwen. Dat gaat een boel energie schelen en dat scheelt weer NMK.

[hlubach]

Misschien i.p.v. een grotere accu aan de telefoon een zwengel gebouwd , zodat mocht de batterij leeg geraken je hem als een knijpkat kan opladen.
Vroeger deden we alles met electra of nog eerder met een pertoleum lamp .
Nu willen we zelfs een Vibra tor het liefst zien met een actieradis van hier naar Tokio en terug
Zijn we vergeten hoe groot de batterijen waren die in een zaklantaarn ging

[Rixos]

Hoera voor technologie!

[cc12]

Het gaat hier om een optimalisatie van een bestaande techniek wat concreet toegepast kan worden.

[Verwijderd]

http://www.zdnet.be/artic...-opladen-tot-5-minuten-2/

Er zijn in de loop van de jaren zoveel "geweldige" doorbraken geweest.
Daar is weinig van overgebleven. Tuurlijk is de batterij wel verbeterd maar niet op het nivo die meestal beweerd wordt.

[Ayyylias]

dit is zeker wel waar, door 1 verbeteringen komen weer andere verbeteringen en hierdoor krijg je langzaam maar zeker steeds grotere accus

en dat word toch wel een behoorlijke vooruitgang

[Reactie gewijzigd door Ayyylias op 23 juli 2024 05:50]