Magnetrontechnologie ingezet voor goedkopere accuproductie

Het gebruik van een nieuw soort lithium-ion-materiaal voor toepassing in accu's zou theoretisch goedkoper zijn dan het gebruik van conventionele lithium-verbindingen. De productie van de ijzerverbindingen is echter prijzig.

Reguliere lithium-ion-batterijen gebruiken een lithium-kobaltoxide als primaire energieleverancier. Kobalt is een relatief duur metaal, maar stelt daar een hoge energiedichtheid tegenover. Een verbinding met ijzer zou goedkoper zijn: lithium-ijzerfosfaat heeft weliswaar een lagere energiedichtheid dan een kobalt-accu, maar kan gemakkelijker hoge piekspanningen leveren. Daardoor zouden lithium-ijzerfosfaat-accu's zeer geschikt zijn voor onder meer hybride voertuigen en handgereedschap. Bovendien zou het materiaal veiliger dan kobalt-accu's zijn. De productie van lithium-ijzerfosfaat kost echter een aantal uren bij een temperatuur van ongeveer 700 graden.

Een materiaalwetenschapper van de universiteit van Texas, Arumugam Manthiram, heeft echter een manier gevonden om lithium-ijzerfosfaat sneller en bij een temperatuur van ongeveer 300 graden Celsius te produceren. Manthiram voegde simpelweg lithiumhydroxide, ijzeracetaat en fosforzuur samen, zette het mengsel vijf minuten in de magnetron, en produceerde zo nanostaven lithium-ijzerfosfaat. De optimale afmeting van de staafjes bedraagt 100 bij 25 nanometer, en Manthiram wist met een speciale coating de prestaties nog wat te verhogen.

De nanostaven van gecoat lithium-ijzerfosfaat presteerden in een testbatterij goed wanneer de belasting laag was: de accu's hadden een energie-inhoud van 166 mAh per gram, dicht bij het theoretisch maximum van 170mAh per gram lithium-ijzerfosfaat. Wanneer de belasting van de accu's echter hoog was, verloren de batterijen al snel hun vermogen. Manthiram heeft inmiddels een samenwerking met het Texaanse bedrijf Actacell en heeft ongeveer 5,5 miljoen dollar startkapitaal verworven om de techniek verder uit te werken. Of dat genoeg is om lithium-ijzerfosfaat tot een alternatief voor lithium-kobaltoxide-accu's te laten uitgroeien, is nog niet zeker. De techniek van Manthiram zal zich eerst nog in de praktijk moeten bewijzen.

Reacties (20)

[DJT88]

maar kan gemakkelijker hoge piekspanningen leveren.

Volgens mij wordt hier piekstromen bedoeld? correct me if i'm wrong, maar het spanningsniveau van accu's ligt toch meestal vast..

[Reactie gewijzigd door DJT88 op 26 juli 2024 10:03]

[roy-t]

Het lijkt me niet anders zou een accuboor nogal wat energie verspillen op het moment dat hij langzaam draait, of wordt dat op een andere manier geregeld?

[broes_willems]

Een hoogfrequente schakelaar zet de motor steeds op vol vermogen aan en dan weer uit. Als de frequentie hoog genoeg is krijg je een vloeiende motorrotatie die langzamer is dan bij vol continue vol vermogen.

De motor gaat sneller draaien naarmate de periodes waarin de stroom wordt aangeschakeld langer worden t.o.v. de periodes waarin de stroom wordt uitgeschakeld.

Althans zo werkt dit bij mijn radiografische elektrische vliegtuigen en auto's. Die gebruiken geloof ik vergelijkbare electronica als accu-boren etc.

[Gunther.S]

in één woord dus: PWM

[Reactie gewijzigd door Gunther.S op 26 juli 2024 10:03]

[Nolani]

Bij het inschakelen van de kring, staat er heel even een hoge spanning over de kring.
Piekstroom zijn uitschieters tijdens het gebruik van de apperatuur.
_{(weet dit niet helemaal zeker )}

[Atomsk]

Lijkt me niet. Wanneer je een apparaat (boor, stofzuiger) inschakelt is de weerstand meestal erg laag -> je krijg een korte piek in de stroom (ampère) wat je soms kunt zien aan het kort flikkeren van de lampen. Op de spanning heeft dat echter geen invloed, of eigenlijk wel iets, maar die zakt dan juist een beetje in. Bij een accu is dat fenomeen niet anders.

Spanningsniveau van een accu wordt bepaald door de elektrochemie en ligt inderdaad vast.

[Nolani]

Spanningsniveau van een accu wordt bepaald door de elektrochemie en ligt inderdaad vast.

We hebben het ook over pieken, grootste gedeelte van de tijd zal het iid 'vast' zijn. Maar er zijn wel pieken, weet alleen niet wanneer/hoe.

Het klopt inderdaad wat je zegt over zo'n stroompiek, wanneer je een groot vermogen inschakelt zal er even een piekstroom lopen.

[smartsys]

Volgens mij staat de spanning op een batterij/accu vast doordat deze wordt opgewekt door chemisch elektrisch proces.
Over alle elementen, cellen, binnen een accu of batterij ontstaat een kleine spanning en door deze cellen in serie te schakelen wordt de werkspanning bereikt.
Deze zal op een enkele inschakeldipje na, nagenoeg constant zijn. Op het moment dat de cellen "leeg" zijn kunnen deze niet langer genoeg stroom leveren en zal ook de spanning instorten.
Een accu en/of batterij staat er juist bekend om dat de spanning nagenoeg altijd contant blijft, omdat er relatief zeer grote piek stromen geleverd kunnen worden.

[Vinnienerd]

Als je het niet zeker weet, moet je het ook niet posten.

[elleP]

Ja, ik denk ook dat hier stroom of vermogen bedoeld wordt want zoals je zegt hebben batterijen een (vrijwel) constante spanning.
Onder belasting kan deze een paar procent inzakken, maar hij zal nooit hoger worden.

[Mike2k]

De spanningscurve van een accu is afhankelijk van het soort accu wat je hebt.

Voorbeeld: Accu's in een UPS zijn accu's die inderdaad een constante spanning afgeven.
Een accu in een auto daarentegen begint op zo'n 14.4 volt (opgeladen) en zakt naarmate de accu leeg raakt tot ongeveer 9 volt bij een volledige lege accu.

Een piekspanning in accu's kan volgens mij niet. Piekstroom echter wel en dat onstaat op het moment dat een apparaat ingeschakeld wordt. Goed voorbeeld hiervan zijn bijv elektromotoren en crt monitors.

[Verwijderd]

Wie heeft je dat fabeltje geleerd?

Een accu in een UPS is net als een auto accu een loodaccu, maar dan afgesloten en het electrolyt is op gel basis.

De accu heeft normaal een spanning van ongeveer 12 volt en die gaat niet zomaar pieken ofzo.. de laadspanning is 13.5 volt.
Bij 10 volt is hij toch echt leeg en verder ontladen kan schadelijk zijn voor de accu.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 26 juli 2024 10:03]

[Arie Atari]

Manthiram voegde simpelweg lithiumhydroxide, ijzeracetaat en fosforzuur samen, zette het mengsel vijf minuten in de magnetron, en produceerde zo nanostaven lithium-ijzerfosfaat.

Ja, simpelweg, eigenlijk heel logisch... Dat daar niemand eerder op is gekomen...

Maar het zal wel een chemisch eenvoudige en goedkope manier zijn om het spul te maken.

[bioscrasher]

Er is ook nog en combinatie van PWM én spanningsregeling waarbij in de opstartfase er eerst van een lage naar hoge frequentie wordt opgetoerd, (lees: ramp-up time) in combinatie met een oplopende sinus-uitwijking (lees: spanning).
Met name bij motoren van airco's die in beginsel een hoge persgasdruk moeten opbouwenn is dit een veel toegepaste techniek, maar ook handgereedschap heeft hier baat bij. De Xpower systemen van Carrier airco's (waarvan er bij mij een staat te draaien) sparen hier wel tot 40% vermogen mee (theoretisch).
Het voordeel hierbij (met name bij hoge vermogens) is dat je de aanloopstroom binnen de perken kunt houden met behoud van koppel (benadering uiteraard) en als je apparaat eenmaal de juiste omloopsnelheid (lees toerental heeft) kun je de spanning opvoeren en hiermee ook het toerental.

[Verwijderd]

Heb je het bericht überhaupt wel gelezen? Het gaat hier om de productie, niet om het gebruik van een accu.