Onderzoekers maken accu-elektrode van nanobuizen

Een groep onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology heeft een toepassing voor nanobuizen als elektrodes in lithiumion-accu's. Met de verbeterde elektrodes kan een accu meer energie bevatten en sneller laden en ontladen.

Het gebruik van nanobuizen stelt de onderzoekers van het MIT in staat de energiedichtheid van lithiumion-accu's te vergroten. Bovendien verleent het nanomateriaal de ionen in de accu's een grote mobiliteit, wat sneller opladen van de energiedragers mogelijk maakt. De nanobuis-elektrodes hebben niet alleen een zeer groot oppervlak, maar zijn ook bijzonder poreus. De nieuwe accu's vertonen eigenschappen van zowel reguliere lithiumion-accu's als ultracondensators. Naast het langzaam afgeven van elektrische spanning kunnen ze ook zeer snel hun opgeslagen energie kwijt.

De MIT-medewerkers maakten gebruik van twee soorten nanobuizen, waarvan een van een positieve en een van een negatieve lading werd voorzien. De nanobuizen werden steeds in een monolaag om een substraat aangebracht, waarbij de positieve en negatieve ladingen voor een gelaagde rangschikking van de nanobuizen zorgden. Zonder de ladingsverschillen zouden de nanobuizen opeenhopen. Als voldoende lagen zijn aangebracht, kan het substraat worden verwijderd. De nanobuizen zijn bovendien voorzien van zuurstofgroepen die de lithiumionen oxideren en zo elektronen vrijmaken.

De huidige productiemethode, waarbij het glassubstraat afwisselend in de twee oplossingen wordt gedoopt om de nanobuis-elektrodes te maken, kost ongeveer een week, veel te lang voor commerciële toepassingen. Door het spuiten van een fijne mist met de nanonbuizen in oplossing kunnen de onderzoekers echter in enkele uren een elektrode fabriceren. Die methode zou bovendien compatibel zijn met procedés om thin films aan te brengen, wat het mogelijk zou maken de nanobuis-accu's direct op printplaten te integreren.

Reacties (22)

Oftewel alles wordt weer kleiner in mobiele apparatuur en kan weer langer meegaan


Denk dat dit wellicht ook in grotere varianten op de markt gaat komen? Ik noem "buisvormig" en race-fiets maar even in 1 zin

edit: Voor andere toepassingen dan puur consumer-electronics (racerij/ruimtevaart/exploration) zie ik dit terugkomen

[Reactie gewijzigd door KaWaReZ op 22 juni 2010 09:01]

Ik denk dat je met zulke toepassingen vooral op het gewicht moet gaan letten, aangezien er niet over het gewicht word gerept neem ik aan dat het vrij zwaar is .

Ik denk dat het met dat gewicht wel meevalt, zie:

Het gebruik van nanobuizen stelt de onderzoekers van het MIT in staat de energiedichtheid van lithiumion-accu's te vergroten.

De diameter van een buisframe voor een fiets is toch een andere orde groote als die van een nanobuis (centimter vs. nanometer verschilt een factor 10 miljoen).
Als je dus bedoelde dat je het buizenframe van een racefiets kan vervangen door een "accu frame" van nanobuizen, dan heb je het mis.

Voor meer info over de afmetingen van nanobuizen kun je terecht op wikipedia:
http://nl.wikipedia.org/wiki/Koolstof_nanobuis

Maar op zich zou een accutype als deze wel potentie hebben in een elektrische fiets. De mogelijkheid om een accu weer supersnel op te laden zou ervoor zorgen dat je fiets niet een hele nacht aan de lader zou moeten, maar bijvoorbeeld maar een paar minuten, zodat je snel weer verder kunt nadat je accu leeg was.

Opladen aan een lader? Wat dacht je van een dynamo in de naaf en opladen tijdens het afdalen? Dan kun je die energie mooi weer tijdens de volgende klim gebruiken :-)

zou wel cool zijn!

Denk dat dat idee voortijdig door de UCI wordt geCancel(lara)d
Ga jij nu maar weer je Boonen doppen

[Reactie gewijzigd door Thedr op 22 juni 2010 11:18]

Wordt niets gezegd over de levensduur... Ben dus vooralsnog sceptisch.

Aangezien ze het pas hebben, zal het onderzoek naar de levenduur er nog niet zijn, maar deze zal wel snel volgen, want eerst moet het werken, daarna zal men zien hoelang.

Er zijn al veel vaker dit soort berichten geweest, maar nog nooit heb ik er iets van teruggezien in onze dagelijkse elektronica... Het lijkt wel of nieuwe accu-technieken in het niets verdwijnen, want we zitten nog steeds met "oude" li-ion accu's te rommelen.

Het geeft gewoon aan dat er op onderzoekgebied een hoop gebeurt op dit gebied. Ik word altijd wel blij van dit soort berichten. Het duurt altijd een paar jaar voordat de industrie het overneemt maar dit belooft goeds voor de toekomst.

Nee helemaal niet, want nanodraden waren een paar jaar geleden ook al in het nieuws omdat ze accucapaciteit kunnen vertienvoudigen. En waar zijn we nu? Li-ion, nagenoeg onveranderd t.o.v. 10 jaar geleden.

Dit zijn niet technieken die niet zo 1-2-3 op grote schaal te reproduceren zijn en dus nog niet geschikt zijn voor commerciele introductie. Wat je hier leest is bleeding edge onderzoek, dus nog ver verwijdert van jouw laptopje.

Hoeft niet per se een laptop te zijn natuurlijk. Een mp3-speler, auto, boormachine en afstandsbediening hebben er ook voordeel van. Maar dan nog, geen enkel apparaat dat verder gaat dan LiPo en zelfs dat is nog steeds zeldzaam. Om nog maar te zwijgen van goedkope apparatuur dat op inferieure NiMH-accu's werkt, welke in 1967 al uitgevonden zijn!.

[Reactie gewijzigd door _Thanatos_ op 22 juni 2010 19:22]

Direct op printplaat integreren... zeer nice. zodra meer bekend is over levensduur en eventuele gevaren krijgen we telefoons zonder batterij (geïntegreerd) die lang meegaan en in heel kort opladen... nice.

Ik zie 1 probleem. Als mijn stopcontact voor al mijn apparaten een piek spanning moet leveren, kan dat niet goed zijn voor het elektriciteitsnet.

Iemand enig idee of hiermee ook de efficiëntie van energieopslag omhoog gaat? (minder verlies)

Ik denk dat die piekspanning wel meevalt.
Als ik mijn waterkoker aanzet heb ik ook niet zo'n last van piekspanning.

Tja, sommigen begrijpen gewoon het verschil niet tussen spanning en stroom. De wet van ohm is nochtans heel simpel.
Grote belasting = kleine weerstand = veel stroom = spanningsdip ten gevolge van de spanningsval over het net (zowel reactief als inductief).

Maar iemand met zo'n naam kan ook niet anders dan het wel begrijpen!

En nu hopen dat ze deze kunnen opschalen naar een formaat dat bruikbaar is in een elektrisch transport middel.
Het lijkt mij mooi dat energie die vrij komt met het afremmen van een voertuig ook weer opgeslagen kan worden. Maar wordt het niet gevaarlijk? Een accu die snel al zijn energie kan vrij geven. (ik kan mij iets herinneren van telefoons niet ontploffen. Een accu die duizend keer zo groot is en dat doet. Lijkt mij niet wenselijk ) Misschien zou dan een soort hybride accu een alternatief kunnen zijn.

Van de ene kant is dat gevaarlijk van de andere kant niet. Veronderstel dat er een kortsluiting optreedt in je accu of in een verbindingsdraad, dan kan er voldoende energie geleverd worden om deze kortsluiting te onderbreken. Probeer maar eens een fietslampje op 230V, zelfde effect. Als je accu niet voldoende energie kan leveren om de kortsluiting snel te onderbreken, dan treden thermische effecten in werking, dan gaat de boel opwarmen en dan heb je veel gevaarlijkere situaties. Kijk maar naar overbelaste leidingen in (oudere) huizen.
Anderzijds is het natuurlijk gevaarlijk als er zo een snelle energie rush vrijkomt. Want dat betekent meestal een explosief verschijnsel.

Je kan dus niet zeggen dat het een beduidend veiliger/gevaarlijker is dan het ander.

Maar het probleem met kortsluiting in een cel zou de warmte ontwikkeling kunnen zijn. Die op zijn beurt een ongewenste reactie op gang zet. En als er bij een aanrijding een stuk chassis door een accu heen boord is het wel een fijn idee als de gevolgen dan beperkt blijven.
En dat is wat anders dan brand door kortsluiting. Brandstof in een benzine tank brand ook. Maar ontploffen doet het alleen bij The A-Team.

Wel oppassen dat die nanobuisjes niet in het milieu terecht komen. Schijnen niet af te breken en gaan zich (dus) op den duur ophopen (uiteindelijk ook in menselijk en dierlijk weefsel).