Waar zijn onze superaccu's?

Verschillende typen accu's

Een accu werkt door een stroom van elektronen los te maken en die van de negatieve naar de positieve elektrode te laten bewegen, waarbij de elektronen onderweg arbeid verrichten. Om het evenwicht te bewaren stromen er tegelijk intern positieve ionen de andere kant op. Er worden verschillende typen ionen gebruikt die afkomstig zijn van metaalverbindingen. Ook het medium waardoor de ionen bewegen kan verschillen. Tijdens het opladen wordt het proces omgekeerd en worden de ionen weer gebonden aan hun elektrode.

Bekende materialen die als elektrodes worden gebruikt, zijn nikkel en cadmium in de bekende nicad-batterijen. Een latere generatie batterijen met betere eigenschappen werd gevormd door nikkelmetaalhydride, dat cadmium vervangt. Naast een positieve en een negatieve elektrode is nog een component in accu's en batterijen van belang: het elektrolyt, waardoor de ionen zich kunnen bewegen.

Het gros van de accu's in consumentenelektronica als tablets, telefoons en laptops zijn lithium-ion- of lithiumpolymeer-accu's. Hier zorgen lithiumionen voor het ladingstransport, waarbij ze van een positieve lithiumcobaltoxide-elektrode naar een negatieve grafietelektrode bewegen. Het grootste verschil tussen beide typen is het gebruikte elektrolyt, waardoor de lithiumionen bewegen. Bij lithium-ion-accu's is dat een organisch oplosmiddel met lithiumionen, terwijl in lithiumpolymeercellen een vast materiaal als elektrolyt gebruikt wordt. Dit geeft meer flexibiliteit in de vormgeving van de accu's.

Naast de gebruikte materialen voor de positieve en negatieve elektrodes en het elektrolyt speelt een aantal andere factoren een rol bij de energie-inhoud, capaciteit en levensduur van een accucel. Het aantal cellen in een accu is uiteraard van belang, net als de afmetingen van de individuele cellen. Denk aan vier AA-batterijen die in serie gezet worden, of een autoaccu met zes cellen.

Accutype	Spanning	Energie-inhoud
Loodaccu	2,1V	30-40Wh/kg
Nicad-accu	1,2V	40Wh/kg
NiMH-accu	1,2V	60Wh/kg
Lithiumion/polymeer	3,7V	>200Wh/kg

Een loodaccu levert per cel 2,1V en heeft een relatief lage energie per massa-eenheid, van ongeveer 108kJ per kilo of 30 tot 40 wattuur per kilo. Een nicad- of NiMH-accu heeft een lagere spanning, 1,2V, maar een hogere energie-inhoud, respectievelijk maximaal 40 en 60 wattuur per kilo accumateriaal. Lithiumaccu's hebben een werkspanning van 3,7V en een energie-inhoud van boven de 200 wattuur per kilo. Daarmee zijn ze veel aantrekkelijker voor consumentenelektronica.

Een groot nadeel is echter de levensduur van accucellen. Bij elke laadcyclus vormt het elektrolyt afzettingen die het vrije transport van ionen hinderen. Na verloop van tijd vermindert dit de capaciteit van de cellen. Ook de interne weerstand stijgt door deze laadcycli, waardoor minder stroom geleverd kan worden.

• Volgende pagina 3. Verbeteringen op accugebied