Onderzoekers verachtvoudigen capaciteit anode in lithiumaccu's

Onderzoekers van de universiteit van Berkeley hebben een nieuw anodemateriaal voor li-ion-accu's ontwikkeld dat acht keer zo veel lithium kan opnemen als anodes op basis van grafiet. Het nieuwe polymeer is ook goedkoop te produceren.

Er wordt al langer onderzoek verricht naar betere anodematerialen voor li-ion-accu's dan het gebruikelijke grafiet. Silicium komt daaruit naar voren als een van de grootste kanshebbers, omdat dit materiaal tien keer zoveel lithium kan opnemen. Het heeft echter ook een groot nadeel, namelijk dat de anode opzwelt tot driemaal het originele volume. Hierdoor worden de elektronische contacten in de anode verbroken.

Een onderzoeksteam van Berkely is er nu in geslaagd om een anode te maken waarbij de siliciumdeeltjes in een speciaal ontwikkeld polymeer zijn gevat. Het nieuwe anodemateriaal maakt het mogelijk om tot acht keer de hoeveelheid lithiumdeeltjes op te nemen, zonder dat de geleidende eigenschappen verloren gaan. Door het opnemen van de lithiumionen zorgt het polymeer ervoor dat de siliciumdeeltjes bij het uitzetten bij elkaar worden gehouden.

De onderzoekers van Berkely Lab, Gao Liu van de Environmental Energy Technologies-afdeling en Wanli Yang van de Advanced Light Source-afdeling, kwamen tot hun ontdekking door gebruik te maken van zogeheten soft x-ray absorption spectroscopy. Daarmee konden de locatie en de bewegingsrichting van de ionen en elektronen in het anodemateriaal worden nagegaan.

Tests hebben uitgewezen dat het polymeer na 32 herlaadrondes, ondanks het veelvuldig uitzetten en inkrimpen van de anode, nog niets van zijn geleiding heeft verloren. Niet alleen is de capaciteit van de anode voor het opnemen van lithiumionen verhoogd, ook is de productie ervan kostenefficiënt en kan het materiaal met de huidige productietechnieken gemaakt worden. Verschillende partijen zouden volgens Berkely Lab al interesse hebben getoond in de nieuwe anodetechnologie.

Reacties (74)

[Verwijderd]

Dit klinkt als een mooie ontwikkeling, zouden we dan eindelijk toch eens accu's krijgen waarop onze hardware een hele werkdag kan draaien

Gezien dat het 8x meer lithium deeltjes kan vasthouden, mag ik daaruit concluderen dat ik ook ongeveer 8x meer Wh tot mijn beschikking heb?

[Bafti]

Dat is uit het artikel niet duidelijk. De anode van de accu zwelt namelijk nog steeds als er gebruik wordt gemaakt van het ontwikkelde polymeer. Het enige dat verbeterd is, is dus de capaciteit van de anode. Als je accu door de zwelling uit elkaar klapt heb je er nog niet veel aan. Er kunnen nu dus accu's ontwikkeld worden die een kleinere anode in zich dragen. Door deze besparing zal de accu waarschijnlijk (iets) goedkoper worden en is er meer plaats voor extra lithium in de accu wat de capaciteit kan verhogen. Ik ga er echter niet van uit dat deze ook met een factor 8 zal toenemen.

Verder is iedere verbetering voor de zelfde prijs welkom. Ook al neemt de energieopslag slechts 10 of 20% toe, het levert direct een merkbaar resultaat. Al bij al dus een mooie ontwikkeling waar veel mensen blij van zullen worden.

[Verwijderd]

Wanneer de capaciteit wordt verhoogd met een 10-20% is dat al zeer zeker welkom. Wat ik ook niet precies uit het artikel haal is of ze idd nog die opzwelling hebben.

Ze geven aan dmv een polymeer de zwelling in ieder geval dusdanig te kunnen beperken dat de geleiding in stand blijft en zelfs na 32 cycles niet verminderd is.

Mogelijk wanneer ze dit verder uitgewerkt hebben dat we wel op accu's kunnen rekenen die 8x zoveel capaciteit hebben zonder 'zwellingen'

[Shark.Bait]

ik denk eerder dat de accu's kleiner gemaakt worden en iets langer meegaan. Kunnen de fabrikanten de gewonnen ruimte anders inzetten of weglaten. Denk kleinere camera's, dunnere/lichtere notebooks, smartphones etc.

[Verwijderd]

True, hoewel ik in mijn HTC Desire S nu liever 8x zoveel capaciteit heb dan een kleinere accu

[Verwijderd]

De anode van de accu zwelt namelijk nog steeds als er gebruik wordt gemaakt van het ontwikkelde polymeer. Het enige dat verbeterd is, is dus de capaciteit van de anode. Als je accu door de zwelling uit elkaar klapt heb je er nog niet veel aan.

Er staat nergens iets van uit elkaar klappen, maar het verliezen van elektrische contacten in de anode.

Het heeft echter ook een groot nadeel, namelijk dat de anode opzwelt tot driemaal het originele volume. Hierdoor worden de elektronische contacten in de anode verbroken.

[Radhe]

quoted: De anode van de accu zwelt namelijk nog steeds als er gebruik wordt gemaakt van het ontwikkelde polymeer. Het enige dat verbeterd is, is dus de capaciteit van de anode. Als je accu door de zwelling uit elkaar klapt heb je er nog niet veel aan.
:/quoted

Er staat nergens iets van uit elkaar klappen, maar het verliezen van elektrische contacten in de anode.

Een behuizing met vaste grootte en de inhoud ervan zou groeien buiten dat formaat, dan zou het uit elkaar klappen. Dat is wat hij bedoelt.

Als de behuizing zo is gemaakt dat het berekend is op de uitzetting (zwellen, vind ik, doet vooral een gezicht na een klap erop), dan heb je dat natuurlijk niet meer.

Al met al zou je dus (beetje losjes berekend, niets statistisch) een batterij neer kunnen gaan zetten die 4x langer meegaat op 3/4 van 't huidige formaat... Vind ik wel een enorme vooruitgang...

[haakjesluiten]

Ik stel voor dat alle grote tech bedrijven even gezamenlijk een paar miljard in dit procedé stoppen om het te verfijnen en dan over jaar of 2 grootschalige productie.

Je leest elke maand wel weer dat een onderzoeker weer iets revolutionairs heeft uitgevonden op accu gebied en ondertussen zijn de consumenten accu's al jaren gebaseerd op dezelfde (achterhaalde) techniek.

[Tijger]

Uh, als de techniek achterhaald zou zijn dan zou dat betekenen dat er nu al vervanging is voor de huidige techniek maar dat is niet het geval dus zo simpel ligt het niet. Grote technische bedrijven stoppen al geruime tijd veel geld in R&D op dit vlak overigens.

[Verwijderd]

Ik hoor dit helaas niet vaak genoeg en vooral niet als er dit bij staat:

Verschillende partijen zouden volgens Berkely Lab al interesse hebben getoond in de nieuwe anodetechnologie.

Dit klinkt als een kant en klaar product met uitleg voor de partijen om dit meteen grootschalig te produceren. Het bedrijf dat voor op loopt op batterij tech, krijgt een grote voordeel op de tech markt. De paar dingen waar apple beter in is is batterij leven. Er zijn genoeg dingen die slecht zijn bij apple maar je ziet dat een tech bedrijf die daar in vooruit loopt zeer succesvol wordt.

[guapper]

Hoe moet ik als batterij-leek dit lezen? Wordt hiermee de opslagcapaciteit van Lithium-ion accu's 8x hoger?

[LordPan]

of li-ion batterijen worden 8x kleiner/lichter. afhankelijk van de keuze van de ontwerper/fabrikant.
Maar zoals altijd duurt het wel even vooraleer het massaproductie wordt. Er staat wel dat het met de huidige technieken makkelijk gemaakt kan worden, maar toch zal het nog 1 à 2 jaar duren eer je deze techniek toegepast gaat zien.

[bbob]

8 keer kleiner niet omdat het materiaal 3keer groter wordt. Neemt niet weg dat als je 8 / 3 = 2.66 zou je kunnen stellen dat bij eenzelfde capaciteit de accu een factor 2.66 kleiner kan worden. Of omgekeerd bij hetzelfde volume 2.66 meer capaciteit kan hebben.

[guapper]

Mooie beredenatie; ik hoop dat het op die manier uitpakt.
Dat zou best een giant leap for battery-kind zijn.

[ATS]

Ook niet, omdat dit alleen over de anode gaat. Een complete accu bestaat uit meer dan alleen een anode. Het is dus niet de complete accu die 3x kan gaan uitzetten. De winst in energiedichtheid is dus groter dan de factor 2.66 die je noemt, behalve dat natuurlijk de componenten om de accu heen (de container waarin e.e.a. opgesloten zit en de electronica) niet verbeteren, wat die factor weer naar beneden brengt.

Al met al: goed nieuws voor de ontwikkelingen op accu gebied.

[Fredi]

Nee, het polymeer zorgt er juist voor dat de anode minder dan 3x uitzet, anders gaat de geleiding verloren. Dus gaat de capaciteit bij gelijke accugrootte er met een factor groter dan 2.66 op vooruit.

Gewoon de tekst lezen kan handig zijn.

[Tower410]

Maar betekent dit dan ook dat de accu precies 8x zo lang meegaat?

[Metro2002]

Het lijkt me persoonlijk interessanter om een accu te zien die veél langer meegaat qua levensduur dan qua capaciteit. Straks voor electrische auto's wil je niet elke 3 jaar je dure accupack willen moeten wisselen net als bv bij laptops en telefoons nu gebeurd.
Als is meer capaciteit natuurlijk ook altijd prettig

[Verwijderd]

of betekent het dat je telefoon bij opladen 3 keer dikker wordt en dan naarmate de stroom verbruikt wordt langzaam weer dunner wordt

[FunFair]

Ik ga er vanuit dat het materiaal in een omhulsel zit, net als normale accu's, zodat de telefoon niet van grootte veranderd.

Lijkt me een beetje onwenselijk om het onbeschermt te laten, want dan heb je ook kans op een lek.

[Wakoz]

Nu wil ik deze techniek nog in apparatuur zien verschijnen. Je ziet redelijk vaak nieuws waarin staat dat de capaciteit van een accu is verhoogd, maar je ziet het nooit in apparatuur verschijnen. Ik weet dat het even kan duren voordat het commercieel gebruikt kan worden omdat het ook getest moet worden e.d. maar zoveel vooruitgang is er niet geweest in de batterij wereld de afgelopen jaren.

Met andere worden, eerst zien, dan geloven.

[brinkdinges]

Hoe weet jij zo zeker dat die nieuwe technologie niet in je accu's zit? Het staat er wellicht niet op, maar dat zal meer zijn omdat de consument het toch niet snapt.

Waarschijnlijk komen er continu kleine verbeteringen in batterijen, maar aan de buitenkant merk je daar weinig van.

[Polderdijk]

Iedereen heeft het erover dat een accu dan 8x langer mee zou gaan. Maar ik denk meer dat het mogelijk is om 8x meer vermogen in de accu te proppen (8x sneller laden), of 8x zoveel vermogen uit de accu te trekken (8x sneller ontladen). Ik denk dit omdat het hier om de polen gaat, het litium in de batterij blijft het zelfde, dus kan nog steeds maar even veel vermogen 'vast houden'.

Lopen hier accu-profs rond om dit eens goed uit te kunnen leggen?

[RetepV]

Inderdaad. Behalve dat het 8x sneller laden niet gaat lukken omdat anders het lithium waarschijnlijk door de gegenereerde hitte in brand zal vliegen.

[ItMeAedri]

Dus dat betekend dat we accu's te zien krijgen die makkelijk een week mee gaat

[Prototype666]

zeg voor laptops maar 38 uur, maargoed. als je dat een week noemt, ja

[ToCoBu]

ik denk dat zhalix het over z'n smartphone heeft...
enneh... dat zou inderdaad relaxed zijn ipv elke dag aan de oplader...

[Nas T]

Er staat NERGENS vermeld dat een accu met dezelfde grootte meer capaciteit gaat bevatten. Aangezien er polymeren gebruikt worden om het opzwellen tegen te houden, vraag ik me af of het de capaciteit daadwerkelijk verbeterd. Waarschijnlijk zal er minder duur materiaal gebruikt moeten worden en is dat interessant.

Ik weet ook niet of het niet zo is dat de capaciteit effectief wordt verbeterd door deze ontkenning, maar het moge duidelijk zijn dat de reacties hiervoor nauwelijks hebben gelezen en direct conclusies trekken.

[Verwijderd]

Door het opnemen van de lithiumionen zorgt het polymeer ervoor dat de siliciumdeeltjes bij het uitzetten bij elkaar worden gehouden. Dus normaal klopt dit maar deze onderzoekers hebben een oplossing gevonden voor dit probleem.

[bbob]

Ik lees capaciteit 8 keer zo hoog maar ook 3x uitzwellen. Zelfs als de accu 3 keer zo groot is en 8 keer hogere capaciteit blijft er onder de streep een kleiner volume over.

Het zou misschien handig zijn voor accus een benchmark in te voeren met capaciteit per kubieke meter of cm.

[ATS]

Die maat is er gewoon al, en het heet "energiedichtheid". Het wordt meestal gemeten in MJ/L (MegaJoule per liter). Daarnaast heb je ook nog de "specifieke energie": de hoeveelheid energie per gewichtseenheid.

Zo is de specifieke energie van waterstofgas bijvoorbeeld best heel redelijk, maar de energiedichtheid is dramatisch laag als je geen enorme druk en/of lage temperatuur gebruikt.

[Reactie gewijzigd door ATS op 23 juli 2024 07:34]

[robvanwijk]

Er staat NERGENS vermeld dat een accu met dezelfde grootte meer capaciteit gaat bevatten.

En dit dan:

Het nieuwe anodemateriaal maakt het mogelijk om tot acht keer de hoeveelheid lithiumdeeltjes op te nemen

Toegegeven, er staat niet expliciet "acht keer zoveel per volume-eenheid", maar wat zouden ze anders kunnen bedoelen...

Waarschijnlijk zal er minder duur materiaal gebruikt moeten worden en is dat interessant.

Goed speurwerk Sherlock, dat staat letterlijk al in het artikel:

ook is de productie ervan kostenefficiënt

Ik weet ook niet of het niet zo is dat de capaciteit effectief wordt verbeterd door deze ontkenning,

Ehm, sorry, welke ontkenning...!? (Of bedoel je "ontdekking"??)

maar het moge duidelijk zijn dat de reacties hiervoor nauwelijks hebben gelezen en direct conclusies trekken.

Het moge duidelijk zijn dat ik ook niet onder de indruk ben van jouw lees-kunsten...

[BeosBeing]

Waarschijnlijk zal er minder duur materiaal gebruikt moeten worden en is dat interessant.

Als dat betekent dat men voor hetzelfde geld een accu in kan bouwen die welliswaar groter is maar ook een grotere capaciteit heeft, is dat zeker interessant. Zoniet dan worden extra-grote extender-accu's en vervangende accu's goedkoper. De levensduur van een notebook wordt nu nog vaak beperkt door de levensduur van de accu en het niet meer beschikbaar zijn van vervangende accu's tegen de tijd dat de meegeleverde versleten is. De meeste gebruikers kopen geen accu omdat deze verhoudingsgewijs duur is.

[Prototype666]

doe maar interessant vriend. ik heb het tweakers artikel helemaal gelezen, trek brutaal conclusie dat dat dan direct in verband staat met de capaciteit en meng me in een gesprek.

een beetje optimisme is goed voor je, anders wordt je zo'n zuurpruim .

we weten allebei dat dat te optimistisch is. mocht het wel zo zijn verkopen ze de accu's voor de zelfde prijs maar stoppen er 1/8 van het materiaal in. vooral bij de goedkope hardware. heb je wel eens een laptop accu van binnen gezien, van een ding van onder de 500 euro? meer dan de helft opvulling of lucht. exclusief de ruimte die er sowieso in moet zitten voor het natuurlijk uitzetten van de batterij.

maargoed, als ik dat had gepost werd niemand er enthousiast en vrolijk van, toch?

[Reactie gewijzigd door Prototype666 op 23 juli 2024 07:34]

[actionInvoke]

Hum, Weet niet wat jij er mee doet maar mijn touch HD met cooked rom doet met gemak 5 dagen op 1 keer opladen (normaal gebruik) en als ik het echt rek 7 dagen.

Ik steek hem elke 3 of 4 dagen in de oplader.

[hackerhater]

veel wifi aan of zo
Dan gaat ie zo leeg
Mijn desire houd het 1 a 2 dagen vol, dan moet ie aan de lader

[BeosBeing]

In werkuren wel, maar ik vermoed dat Zhalix verwees naar de accuduur voor een smartphone. Beide zijn uiteraard serieuze verbeteringen en met de steeds zuinigere notebook-cpu's halen we tegen de tijd dat deze accu's ingebouwd worden zeker die 40 uur wel. Ook bij smartphone cpu's is er aandacht voor het batterijbverbruike, de dual-cores worden geacht zuiniger te zijn als de singlecores en nVidia's opvolger voor de Tegra2 heeft zelfs een nog zuinigere extra core.

[flessuh]

Betekent dit nou dat ze de capaciteit van de accu met zoveel hebben verhoogd?

overigens zijn ontwikkelingen altijd mooi, maar helaas duurt het jaren voordat we er wat aan hebben als consumenten...

als ze inderdaad zo'n capaciteit-verhoging er op gooien, kun je tenminste fatsoenlijk met een elektrische auto (als de tesla model S, niet de huidige) op vakantie, wat het weer aantrekkelijker maakt


humor hoeveel dezelfde opmerkingen er komen in de eerste paar minuten

[Reactie gewijzigd door flessuh op 23 juli 2024 07:34]

[Rob Coops]

Even voor mijn begrip 8x zo veel aan de kant van de anode wat heeft dat voor effect op de totale capaciteit van de accu?

Ik neem aan dat het niet direct met elkaar in verhouding staat dat ik mijn telefoon over een paar maanden van een batterij kan voorzien met 8x de capaciteit (zou ik wel erg fijn vinden trouwens). Maar wat het wel voor verschil maakt begrijp ik niet helemaal.... (nooit echt interesse gehad in accu's anders dan dat je er energie in kan opslaan en dat ze zo vreselijk inefficiënt zijn wat betreft volume/capaciteit verhouding. Het is in middels wel aardig verbeterd maar toch efficiënt zijn die dingen nog lang niet.

[Verwijderd]

Word de actie radius van auto's ook weer mooi vergroot, wat een mooie stimulans kan betekenen... En niet te vergeten laptops.... Die kunnen nu of lichter, of nóg langer meegaan. Nadeel is wel weer dat we tegen die tijd weer minder geneigd zijn om zuinig met energie om te gaan want de accu's houden het toch wel lang genoeg vol.

[Reactie gewijzigd door Verwijderd op 23 juli 2024 07:34]