Onderzoekers ontwikkelen verbeterd accumateriaal

Amerikaanse onderzoekers hebben een techniek ontwikkeld waarmee ze een verbeterd elektrodemateriaal voor accu's denken te kunnen maken. De techniek zou onder meer kunnen leiden tot betere accu's voor elektrische auto's.

De onderzoekers hebben een elektrode voor accu's gemaakt van lithiummangaanfosfaat. Dat materiaal is normaal gesproken ongeschikt als elektrode, omdat het nauwelijks geleidt. In een omgeving met paraffinewas en oliezuur vormt het lithiummangaanfosfaat echter nano-plaatjes: zeer dunne, platte deeltjes op nanoschaal die toegankelijk zijn voor elektronen en ionen. Dankzij die eigenschap kan een elektrode die uit nanoplaatjes lithiummangaanfosfaat is opgebouwd heel goed energie opslaan.

Volgens metingen die de onderzoekers van het Pacific Northwest National Laboratory in Washington deden, zijn de elektrodes bijzonder effectief. Zij maten een tien procent hogere energiecapaciteit dan het theoretisch maximum van het commercieel toegepaste elektrodemateriaal lithiumijzerfosfaat. Die elektrodes worden vooral in gereedschap en accu's voor elektrische auto's gebruikt. Volgens de onderzoekers kan de werkwijze worden toegepast op andere materialen die normaliter niet geschikt zijn als elektrodemateriaal.

De resulterende elektrodes zouden dankzij hun kristallijne structuur tot vijftig jaar dienst kunnen doen. De elektrodes van lithiummangaanfosfaat kunnen weliswaar tot twintig procent meer energie opslaan dan elektrodes van lithiumijzerfosfaat-elektrodes, maar de laadtijd van de accu's is lang. Een coating van koolstof zou die eigenschap moeten verbeteren.

Reacties (36)

[boombes]

Hopelijk blijven deze ontwikkelingen zich in dit tempo opvolgen dan kan er mischien eindelijk vanaf worden gestapt dat het maken van een toyota prius (pruts) het millieu meer vervuild dan een normale auto in productie + levenduur.
*Edit* De meest vervuilende stof die gebruikt wordt is de lithium in de accu, deze word in deze accu ook nog gebruikt. dus een stap in de goede richting.
Echter snap ik de de keuze voor lithium wel aangezien er geen andere stof is met een groter electropotentiaal en energiedichtheid.

[Reactie gewijzigd door boombes op 24 juli 2024 08:32]

[woekele]

dat het maken van een toyota prius (pruts) het millieu meer vervuild dan een normale auto in productie + levenduur.

Je weet dat dat 'onderzoek' in principe een hoax is? En uitgevoerd door een marketingbedrijf zonder enige technische kennis?

http://climateprogress.or...ort-has-no-basis-in-fact/

[Reactie gewijzigd door woekele op 24 juli 2024 08:32]

[boombes]

Dit artikel gaat over een hummer. daarmee wilde ik het niet vergelijken met een normale personen auto zeg een toyota corrola die ook 1:20 rijd (op de autosnelweg dan).
En dat is precies het gedeelte waar een prius ook niet uitblinkt. Nu wil ik niet zeggen dat je geen hybride auto's moet kopen omdat ze millieu vervuilend zijn maar zorg ervoor dat je snap dat het concept steunt en niet denkt in een "groene" auto te gaan rijden.

[Reactie gewijzigd door boombes op 24 juli 2024 08:32]

[styno]

Dus die extra accu van +/- 20 kg plus electronica in een Prius (op een totaal gewicht van 1350 kg) vergt volgens jouw zoveel materiaal en energie bij de productie en recycling dat deze het voordeel van enorm zuinig in de stad en zuiniger op de snelweg over een heel autoleven van zeg 200.000 kmg niet terug kan verdienen vergeleken met een vergelijkbare normale auto?

Hoe weet je dat?

Ik reken het even (simpel!) voor:
Bijv. de Corolla 1.6 (+/- dezelfde prestaties als een Prius) heeft een buiten de bebouwde kom verbruik van 5.2, dus snelweg zal wel iets van 6l/100 km zijn. De 1.3 is nog net iets zuiniger maar wel veel langzamer.

De Prius heeft een buiten de bebouwde kom verbruik van 3.7, en op de snelweg 4.5 l/100 km (eigen meting).

Na die 200.000 km heeft de Prius 3000 liter minder brandstof verbruikt dan de 1.6 Corolla (alles op de snelweg gereden, binnen de bebouwde kom wordt het verschil nog veel groter). 3000 liter is een heleboel energie: 26000 kWh...

[Teigetje!]

de ontwikkelingen gaan steeds sneller en buitelen bijkans over elkaar heen. Ben erg benieuwd hoe snel deze methode commercieel toepasbaar is. Hopelijk snel.

[bredend]

Zou er op accu's ook al een soort Wet van Moore van toepassing zijn? Bijvoorbeeld elke twee jaar een verdubbeling van het aantal KWh per m^2?

[kingcharles]

Da's ook toevallig!

http://twitter.com/kingcharles1666/status/19765805619

http://twitter.com/kingcharles1666/status/19765853226

:-)

Er is geen wet van moore voor accu's, sterker nog tot nu toe bleef de ontwikkeling erg achter.
Maar met de opkomst van EV's lijkt het tij te gaan keren. Dus inderdaad tijd voor een wet van Moore.

[Reactie gewijzigd door kingcharles op 24 juli 2024 08:32]

[Rob Coops]

Als de geschiedenis ons iets leert si dat de ontwikkelingen el kaar steeds maar sneller op zullen volgen maar dat de commerciële toepassing steeds maar langer op zich zal laten wachten. Gewoon omdat de benodigde productie processen steeds complexer worden en omdat de eisen die gesteld worden aan de producten steeds hoger wordt. Waar vroeger een karrenwiel zonder problemen een paar cm groter mocht zijn in omtrek zijn is de precisie die tegenwoordig nodig is zo groot dat productie geel erg veel moeilijker is. zelfs als het technisch mogelijk is dan nog blijkt vaak dat de kosten voor productie of de kwantiteit waarmee geproduceerd kan worden gewoon niet mogelijk is gezien de kosten van het product dat vervangen zou worden door deze nieuwe vinding.

Het klinkt allemaal heel erg mooi maar ik denk dat de standaard eerst zien dan geloven uitspraak hier helemaal op van toepassing is. Dat het technisch gezien mogelijk is wil nog niet zeggen dat het commercieel ook kan helaas.

[dasiro]

op vlak van toepassingen zou je nog wel eens 10 tot 15 jaar kunnen wachten, als het niet in de vergeetput en dus commerciële beerput terecht komt, zoals de meeste theoretische modellen

[biert1982]

Klinkt als een goede stap voortwaarts op het gebied van accu's.

[slb]

Het is maar een klein stapje, LiFePo4 cellen zijn nu pas (na ontdektzijn in 1996) goed verkrijgbaar, kunnen ook met hogere stromen geladen worden en zijn minder temperatuurgevoelig dan bijvoorbeeld LithiumPolymeerbcellen (LiPo). Wat wel een grote stap vooruit is, is de verhoogde levensduur en dat nu de deur geopend is naar toepassing van materiealen die tot nu toe niet geschikt waren als elektrode.

Vraag is ook hoe energetische-efficiënt de cellen zullen zijn, 'Normale' Alkaline batterijen vergen bijvoorbeeld tussen de 39 en 55 keer zoveel energie om te produceren dan ze aan energie kunnen leveren. Bij lithiummangaandioxide knoopcellen loopt dit zelfs op tot een factor 750! Lithium gebaseerde cellen hebben een gunstiger energie-efficiency dan NiMh, maar zijn (voorlopig) duurder.

<off topic>
Is de verleden tijd van meten maten? Ik dacht dat dat meetten was.
</off topic>

[Reactie gewijzigd door slb op 24 juli 2024 08:32]

[High-Voltage2]

Vraag is ook hoe energetische-efficiënt de cellen zullen zijn, 'Normale' Alkaline batterijen vergen bijvoorbeeld tussen de 39 en 55 keer zoveel energie om te produceren dan ze aan energie kunnen leveren. Bij lithiummangaandioxide knoopcellen loopt dit zelfs op tot een factor 750! Lithium gebaseerde cellen hebben een gunstiger energie-efficiency dan NiMh, maar zijn (voorlopig) duurder.

Wel even opletten hiermee. Wel leuk dat je een (betrouwbare) bron aanhaalt, maar je moet het wel juist interpreteren. In je bron gaat het om batterijen, niet om accu's. Batterij leeg is einde levensduur. Een accu kan je herladen, dus daar kan je geen vergelijking maken tussen hoeveel energie het kost om ze te maken en hoeveel je eruit kan halen, want je kan er terug energie instoppen.

Het nadeel van de huidige Lithium batterijen/accu's is dat ze na drie jaar versleten zijn en na vijf jaar totaal niet meer te gebruiken zijn. Dat is gewoon inherent aan dit soort accu's. Het aantal laadcycli is bij Lithium ondergeschikt aan de tijd aangezien ze pas na 1500 à 2000 keer "stuk geladen" zijn. Over een tijd van drie à vijf jaar betekent dat 300 à 500 keer per jaar herladen oftewel élke dag (meermaals) herladen. Voor een laptop valt dit misschien voor, maar voor een GSM niet. Dus de accu slijt sneller aan tijdsgebonden veroudering dan aan laadcycli.

Met dit nieuwe materiaal lijkt dat probleem van de baan (vijftig jaar?).

[Verwijderd]

'Normale' Alkaline batterijen vergen bijvoorbeeld tussen de 39 en 55 keer zoveel energie om te produceren dan ze aan energie kunnen leveren

Heb je daar een bron van ?

[slb]

Hier
blz 20, milieuaspecten

[Reactie gewijzigd door slb op 24 juli 2024 08:32]

[Verwijderd]

Klinkt als een goed stap foreward voor de Energie business. Wat wilt een energie leverancier liever zien dan een accu die 20% meer kan opslaan en er 40% langer over doet om zich op te laden ^^.

[kingcharles]

Niet waar, hij wil ook dat je hem snel kunt laden want dan kun je hem sneller weer leegrijden. of hij nu langzaam of snel laad het opgenomen vermogen zal gelijk zijn en dus je eindrekening ook.

[Verwijderd]

Ik kan je nu al vertellen dat 50 jaar niet gehaald gaat worden met zon accu. Waarom willen ze zo iets ontwikkelen ? hiermee lopen ze veel te veel geld mis. Er is niks beters voor de economie dan electro auto's die om de 5 jaar een nieuwe accu nodig hebben ^^.

Maar als het wel zo is dan is 50 jaar een zeer mooie tijd, dat zou betekenen dat de accu langer mee gaat dan een gemiddelde auto.

[jip_86]

Jammer, nog langere laadtijd bij auto's zaten we nu net niet op te wachten

[ralph t]

ik heb weleens in een documentaire een idee gezien, waarbij bij oplaadstations de lege accu om wordt gewisseld door een volle. vol automatisch uiteraard, want niemand zit er op de wachten om een (lood)zware accu met de hand om te wisselen.

verder nooit meer over dit idee gelezen, maar het lijkt mij nog steeds de beste oplossing. zeker als de accu's 50 jaar mee gaan, lijkt me dat geen verkeerde investering.

[slb]

Dan denk ik dat een kleine, superefficiente ICE-motor, die bij lange afstand de cellen oplaadt, een betere oplossing is.

De oplossing van dat verwisselen is bedacht door iemand die er (zoals gebruikelijk) veel geld aan wil verdienen door een monopolie positie te verwerven, een wolf in schaapskleren.
Bij Ted.com hield hij zijn betoog, en als je wat kritischer bent, prik je er zo doorheen.

Hier vind je het tweakers.net nieuwsbericht.

[Reactie gewijzigd door slb op 24 juli 2024 08:32]

[ralph t]

http://www.ted.com/talks/...ssi_on_electric_cars.html

ik zie wat je bedoeld, dit is duidelijk iemand die er zelf beter van wilt worden. hij verkoopt het mooi.

De techniek die er voor nodig is, bestaat al, dat maakt dit wel een mooi idee.

[AlexanderB]

ja, alleen moeten alle autofabrikanten dan aan die standaard voldoen.

vergelijk:
alle printers op aarde gebruiken dezelfde cartridges (nooit!)
alle laptops gebruiken dezelfde stekker en voltage (never!)
alle laptops gebruiken dezelfde standaard voor accu's (not gonna happen!)
om maar wat te noemen.

het hele voordeel van (bepaalde) LiFePO4 cellen is dat je ze in 5 minuten voor 95% vol kan laden, (A123 cellen, onder andere) dus je *hoeft* echt niet urenlang te wachten bij de "pomp" voordat je auto volgetankt is.

wat de automarkt nodig heeft is: extra capaciteit, sneller laden, langere levensduur, zo licht en goedkoop mogelijk. (in die volgorde) en dit is er weer een van

[ralph t]

alle telefoons op dezelfde oplader zal ook nooit gebeuren...

maar serieus: we rijden nu ook allemaal op dezelfde benzine.

verder zal het ongetwijfeld meer haken en ogen hebben en als je idd zoals je zegt, je accu in 5 min voor 95% zou kunnen opladen is het idd zinloos om een accu te gaan verwisselen.

[slb]

Ehhh volgens mij is er al afgesproken dat de laadconnector van mobiele telefoons wel degelijk gestandariseerd is.

[ralph t]

ik dacht dat de smiley je dat ook wel zou laten denken.

[Aham brahmasmi]

Een knipoog was duidelijker geweest.

[ralph t]

ben ik nooit zo handig in geweest

[Icekiller2k6]

het probleem met dat idee was dat mensen er niet op zaten te wachten om een "slechtere" accu van "iemand anders" in hun auto te krijgen...

Als ze het zo willen doen zal dus de accu, benzine meer een abonnement gaan worden waarbij ze op de einde van de maand gaan zetten je hebt 4 accu wissels gehad dus X stroom verbruikt...

[ShiftHappenz]

het is inderdaad heel mooi dat de levensduur wordt verhoogd.
Ok, de oplaadtijd is langer maar zoals jij hierboven beschrijft zijn er al aardig wat ideeën beschikbaar

hier heb je 2 korte demo filmpjes van wat jij bedoelt, renault heeft hier al aandacht aan besteed, het verwisselen van lege accu's met volle:

http://www.youtube.com/watch?v=H-Azrt_wUkc

http://www.youtube.com/wa...CWjjtKiLE&feature=related

[Hc-Gamer]

kan deze techniek ook voor mobiele telefoons gebruikt worden???

[AlexanderB]

ja, nee, misschien, je hebt al een li-po accu in je telefoon, die heeft al een hogere energiedichtheid per kg dan Li-FePO4.. (en komt dus ongeveer gelijk uit met het nieuwe materiaal, maar heeft andere minder gewenste eigenschappen (brandbaarder, minder lange levensduur)

[slb]

Je bedoelt Li-Ion in je telefoon.
LiFePo4 is minder brandbaar (thermisch veel veiliger) dan LiPo. Bij LiPo bestaat de kans op thermal runaway, bij LiFePo4 niet.

LiPo heeft een kortere levensduur en heeft slechte eigenschappen bij lage temperaturen.

[AlexanderB]

en toch hebben mn laatste 2 telefoon lipo en niet li-ion.. (ja, ik heb de accu's open gehad, geweoon een lipo cel met een miniscuul printplaatje voor de connector en een plastic randje omwikkeld met een grote sticker..

[Chaosstorm]

Mijn laatste 2 toestellen hebben wel li-ion.

Bij de meeste high end toestellen zit er wel een li-ion in.

[slb]

Klopt, my fault, LiPo wordt idd gebruikt in o.a. laptops, telefoons en portofoons. Printplaatje is voor het balanceren tijdens het van de cellen en soms een LVC (Low Voltage Cut off). Een klemspanning van LiPo onder de 2,5V is namelijk fataal. Hitte is een capaciteitskiller.

Voordeel van LiPo is dat je met grote laadstroom kunt laden (wel temperatuur in de gaten houden). Nadeel is het explosie/thermal runaway gevaar bij beschadiging/sluiting.

LiPo gaat ca 3 jaar mee, LiFePo houdt het langer uit, na ongeveer 3000 cycli (<1C charge / discharge) zal de capaciteit nog ongeveer 70% van de oorspronkelijke bedragen.

Laden met lagere stroom (<0,5C) en ontladen met lagere belasting (<1C)is bevordelijk voor de levensduur van de cellen.

[atimar]

mooi dat ze weer een stapje verder zijn, alleen heb ik zelf het idee dat condensators meer de toekomst hebben
super snel opladen, kan zeer hoge stromen leveren en is bijna oneindig heroplaadbaar (miljoenen keren).
enige nadeel .... spanning neemt af naarmate de lading afneemt
ah well ... mooie buffer voor als deze nieuwe accu ineens een veelvoud aan energie moet leveren