Wetenschappers van het Amerikaanse leger stellen dat ze veiligere en energiedichtere lithium-ionaccu's kunnen maken op basis van een afwijkende chemische samenstelling van de kathodes. Daarbij worden waterig elektrolyt en geen overgangsmetalen zoals kobalt of nikkel gebruikt.
De vinding gaat in tegenstelling tot reguliere lithium-ionaccu's uit van waterig elektrolyt, waarbij een zoutoplossing wordt toegepast. Dat is inherent veiliger dan de vloeibare elektrolyten van reguliere lithium-ionaccu's, waarbij lithiumzout in een oplossing wordt gebruikt. Door deze waterbasis is er geen risico voor ontbranding of ontploffing, maar traditioneel is er onder meer het nadeel van een minder hoge energiedichtheid. Dat laatste hebben de onderzoekers nu weggenomen met een specifieke chemische samenstelling van de kathodes, waarmee het veiligheidsvoordeel van waterige elektrolyten wordt gecombineerd met een hoge energiedichtheid.
Voor de afwijkende chemische samenstelling van de kathodes wordt gebruikgemaakt van de redoxreacties van halogenen om ladingen op te slaan, in dit geval broom en chloor. Van deze elementen wordt hun eigenschap gebruikt om de oxidatieproducten te stabiliseren in de gelaagde structuur van het grafiet. Zodoende wordt er een sterk geconcentreerde samenstelling bereikt, die niet alleen heel goed is om te keren maar ook tot een hoge energiedichtheid leidt.
Volgens de onderzoekers is er hiermee sprake van een uitstekende laadstabiliteit en een energiedichtheid van 460Wh/kg, wat in feite de totale massa van de kathode en anode is. Ze stellen dat dit minstens overeenkomt met de beste reguliere lithium-ionaccu's die gebruikmaken van brandbare elektrolyten en overgangsmetalen in de kathodes. Het gaat volgens de wetenschappers om ongeveer een 25 procent hogere energiedichtheid ten opzichte van die van normale smartphoneaccu's.
De wetenschappers beschrijven dat soldaten, die nog vele kilo's aan accu's moeten meesjouwen, op basis van hun vinding in toekomst veel lichtere accu's kunnen meenemen die ook nog eens veiliger zijn. Het kan volgens hen ook betere accu's opleveren voor consumentenelektronica en elektrische auto's, niet alleen vanuit het oogpunt van de energiedichtheid en de veiligheid, maar ook door de afwezigheid van giftige en soms dure overgangsmetalen, zoals nikkel en kobalt.
Hoogleraar Jeff Dahn en specialist in accutechnologie, die in het bericht van de wetenschappers wordt geciteerd, stelt dat nog moet blijken of het lukt om duurzame, commerciële accucellen te ontwikkelen op basis van de technologie, maar hij stelt desondanks 'heel enthousiast te zijn over dit onderzoek'. De onderzoekers erkennen dat in ieder geval nog meer onderzoek nodig om de vinding op te schalen om te komen tot daadwerkelijk bruikbare, op grote schaal te produceren accu's.