Imec ontwikkelt '3d-nanokippengaas' voor efficiëntere accu's

Imec weet op relatief eenvoudige wijze een nanostructuur te produceren die de potentie heeft om op grote schaal voor onder andere accu's, brandstofcellen en katalysators gebruikt te worden. Het gaat om een soort driedimensionaal kippengaas.

Het materiaal bestaat uit minuscule nanodraadjes in een regelmatige driedimensionale roosterstructuur. Imec gebruikt een mal in combinatie met elektrochemische processen om de structuur te maken. De zo ontstane nanomesh kan van verschillende materialen gemaakt worden, mits die compatibel zijn met elektrochemische depositie. "Op die manier ontstaat een materiaal dat een hoge porositeit combineert met een uitzonderlijk grote oppervlakte-per-volume-eenheid", stelt het Belgische onderzoeksinstituut.

De afmetingen van de gaasstructuur zijn af te stemmen op de toepassing. Dergelijk poreus materiaal met een groot oppervlak heeft potentie voor duurzame toepassingen. Imec: "Een heel aantal industriële processen bouwt op chemische reacties die aan een oppervlak plaatsvinden. Hoe meer oppervlak ter beschikking, hoe meer reacties gelijktijdig kunnen plaatsvinden en hoe sneller of efficiënter het resultaat.

Het instituut geeft als voorbeelden de elektroden van batterijen en accu's voor het omzetten van lithium in lithium-ionen, chemische katalysatoren en de productie van waterstof met brandstofcellen. Volgens imec is een ander voordeel dat de productiemethode tot een flexibele folie leidt en niet tot broos of rigide materiaal, zoals metaalschuimen en aerogels. Imec roept bedrijven op samen te werken aan het doorontwikkelen van het materiaal.

Reacties (20)

[Vulcanic]

Heeft deze vinding implicaties voor de totalle energiedichtheid van een accu of de oplaadsnelheid? Of is het op dit moment nog te vroeg om dat te zeggen.

[Rmg]

Energiedichtheid niet zozeer dit gaat vooral om de elektrode ( hoewel je met een kleinere elektrode afkan waardoor je weer minder ruimte nodig hebt in je batterij, dus je energiedichtheid ook wel omhoog gaat), oplaadsnelheid (en ontlaad) des te meer, dit maakt elektrodes met een grotere oppervlakte mogelijk waardoor je meer 'ruimte' hebt om lithium om te zetten in lithium-ionen.

[Reactie gewijzigd door Rmg op 23 juli 2024 02:20]

[TabCam]

Ligt eraan hoe je energiedichtheid definieert, dat kan zowel voor inhoud als voor massa. Sowieso gaat het met inhoud vooruit omdat je een groter beschikbaar materiaal per oppervlak krijgt. Waarschijnlijk zal het ook een massareductie bij gelijkblijvende capaciteit betekenen omdat je het elektrodemateriaal efficiënter benut.

[zjorsie]

Oplaadsnelheid sowieso. Een accu laadt alleen aan het 'contactvlak'. door dit vlak te vergroten wordt de batterij uniform geladen. Hierdoor kan de laadstroom (veel) groter zijn.

Ook de ontlaadsnelheid (piekstroom) profiteert hiervan.

Energiedichtheid is voornamelijk een materiaalkeuze. Absoluut gezien zal deze van een batterij iets lager worden, aangezien dit mesh zorgt voor extra volumeinname, terwijl hier geen energie in wordt opgeslagen.

[Verwijderd]

Weer een betere accutechnologie waarvan we waarschijnlijk nooit meer iets gaan horen

Maar misschien wel gaan gebruiken. In de laatste 20 jaar is de energiedichtheid in accu's verdrievoudigt en de prijs met een factor 3 omlaag gegaan. Dus je krijgt per euro bijna tien keer zoveel elektriciteit. Als jij dat geen vooruitgang vind....

[Sharky]

Hij heeft wel een punt. Het regent bijna dagelijks accunieuws en de ene na de andere revolutionaire vinding belooft gigantische verbeteringen. Je hoort er bijna nooit meer iets over en de verbeteringen die jij noemt vallen in het niet bij wat er soms wordt beloofd.

Om maar een willekeurig bericht erbij te halen: nieuws: Smart Fuel Cell voor draagbare electronica

[Myquandro]

Je hebt hier met twee dingen te maken. Het ene is dat niet alle ontwikkeling met elkaar samengaan. Zo kan een techniek die zorgt voor een betere interne structuur van een accu wel toepasbaar zijn op de dan gangbare accu samenstelling, maar heeft een andere chemische samenstelling weer een hoop voordelen maar is niet te combineren met die andere structuur. Het is daarmee complex om alle mogelijke verbetering samen te brengen tot een geheel. Het resultaat is dat je keuzes moet maken en die zijn ook lang niet altijd makkelijk. Zo zie je bijvoorbeeld dat uitvinding A een betere energie dichtheid heeft maar een kortere levensduur geeft, techniek B de laadsnelheid kan verhogen maar een nadeel heeft voor de energie dichtheid en techniek C de levensduur weer kan verlengen maar de laadsnelheid verlaagt. Je zou dan al die technieken willen combineren tot een ultiem geheel, maar zoals eerder aangegeven is dat vaak heel lastig en soms ook onmogelijk.

Daarnaast zijn de meeste artikelen die ik hierover lees ontwikkelingen in laboratoria veelal van universiteiten en die ontwikkelingen moeten nog veel verder doorontwikkeld worden voordat dit in productie zou kunnen. Dan ben je zo al 5 jaar en vaak nog langer bezig. Daarna moet dit meegenomen worden voor nieuwe voertuigen en aangezien het zich nog niet bewezen heeft kan dit wel even duren voordat een fabrikant hiervoor kiest. Dan komt er nog een periode van testen aan te pas en voor je weet ben je 10 tot 15 jaar verder voordat je van de eerste veel belovende onderzoeken tot een product in de winkel bent gekomen. In elk geval is dat niet onwaarschijnlijk lang voor technieken in de automotive en dus bij elektrische auto's. Hoe dit werkt bij bijvoorbeeld laptop en smartphone accu's ben ik niet mee bekend. Daar lijkt het sneller te gaan met soms ook grote problemen die met extra tests voorkomen hadden kunnen worden.

[Relief2009]

Hoor je niets meer over of wordt het gewoon in een accu geintegreerd zonder dat er grote heisa over wordt gemaakt.

Verder niet elke (uit)vinding is geschikt voor productie op grote schaal.

[Nivve]

Inderdaad willekeurig, gezien je artikel niet over accu's gaat

Pak dan Solid State accu's, Flow Cell accu's, Silicium accu's, of een andere techniek wat wel aan jouw en mkools24's opmerking voldoet. Want je hebt op zich gelijk, iedereen belooft bergen maar we zien (vooralsnog) weinig terug.

Ik vind het meer de media's fout, die moeten niet elk nieuw idee gelijk een platform geven alsof het de nieuwe heilige graal is. Beetje terughoudenheid is ook een kunst.

[Reactie gewijzigd door Nivve op 23 juli 2024 02:20]

[gjmi]

Dit is geen accu technologie, maar een meer algemeen te gebruiken techniek, die eventueel ook toepasbaar is op accu’s. Daarom roepen ze op tot samenwerking, om onder andere dit te onderzoeken.

[Myquandro]

In hoeverre kan dit een verbetering zijn voor supercaps waar de oppervlakte erg belangrijk is voor de werking en dit een groot oppervlakte per volume eenheid kan realiseren? Waar ik namelijk over twijfel is wat het effect is van de poreusheid voor een supercap. Zorgt dat voor problemen of is dat juist een voordeel?

[TheGhostInc]

Voor een SuperCap zou het nuttig kunnen zijn om deze mesh te combineren met een ander materiaal. SuperCaps zijn opgerold materiaal en deze mesh is flexibel. Door een materiaal met gunstige eigenschappen, maar te bros oid, te combineren met deze techniek ontstaat er mogelijk weer een 'rolbaar' materiaal.

Maar een SuperCap bevat nogal veel materiaal, prijs is dan erg belangrijk.

[ajolla]

Het zou mooi zijn als je deze techniek zou kunnen verdubbelen, nl. 2 van die roosters in elkaar bouwen, met isolerende, en daar zal het probleem zitten, afstandhoudertjes ertussen. Het ene rooster is dan de anode, het andere de kathode.
Je kunt het elektroliet er desnoods doorheen pompen.

Rent naar patentbureau

[Reactie gewijzigd door ajolla op 23 juli 2024 02:20]

[thomasv]

op relatief eenvoudige wijze

Zou dat impliciet ook betekenen dat het om een (relatief) goedkope methode van productie gaat? Iets eenvoudigs kan alsnog vrij duur zijn, zeker omdat er niet concreet genoemd wordt welke

variëteit van materialen

er exact gebruikt kunnen worden.

Het persbericht rept er ook niet over, maar wellicht dat iemand met een achtergrond in deze processen er wat nuttigs over kan zeggen.

[Reactie gewijzigd door thomasv op 23 juli 2024 02:20]

[bjp]

momenteel is het (pepper)duur, IMEC doet gewoon onderzoek en proof-of-concept.

Het zal wss goedkoper worden omdat het process "relatief eenvoudig" is. Wel moet hiervoor verder onderzoek gebeuren, waarvoor IMEC partners zoekt.

Volgens de tekening: eerst een blok, dan er de gaatjes door maken, daarna opvullen met materiaal naar keuze. Uiteindelijk, het materiaal van de eerste blok gewoon weg doen.

De applicaties vallen nog te vinden, maar ik zie zeker een kans voor katalysatoren (grote oppervlakte nodig, liefst met zo min mogelijk materiaal).

[Brousant]

Ook handig voor de 3D-nanokippenren.

[jimshatt]

Ik probeerde eerst gewoon kippengaas, maar de 3d-nanokippen ontsnappen de hele tijd! Nu heb ik 3d-nanokippengaas. Ik kan niet wachten tot Pasen, eerst gezellig 3d-nanokippeneieren schilderen met de kinderen, en dan verstoppen. Zal niet makkelijk zijn om ze te vinden, maar ik hou wel van een uitdaging.
Mijn buurman heeft nog van die trage 2d-megakippen. Zijn 2d-megakippeneieren lijken wel groot, maar qua inhoud is het niks, letterlijk.

[ColdRain]

Die 2d-megakippen kan je wel beter stapelen. Misschien als je er genoeg stapelt ze wel muteren tot 3d?

[Verwijderd]