De Zweedse Chalmers University of Technology zegt een doorbraak te hebben bereikt bij de ontwikkeling van zogenoemde structurele accu’s. De accu’s zouden tien keer zo efficiënt zijn als eerdere modellen. Dat wordt vandaag gemeld in een persbericht.
Het grote verschil tussen een structurele accu en een lithium-ion accu, zoals die nu vaak gebruikt wordt in bijvoorbeeld elektrische auto’s, is dat een structurele accu onderdeel uitmaakt van de carrosserie. Feitelijk ís de accu de auto.
De Chalmers universiteit bereikt dit kunststukje met behulp van koolstofvezels of carbon. Dit is een kunststof die nu al regelmatig gebruikt wordt in de auto- en luchtvaartindustrie omdat het licht en supersterk is. Een derde eigenschap van carbon is dat het kan dienen als energieopslag en stroomgeleider. Maar deze eigenschap wordt tot nog toe nauwelijks benut. De uitvinding van Chalmers kan dit dus mogelijk veranderen.
20 procent
Er wordt al sinds 2007 onderzoek gedaan naar structurele accu’s, maar het probleem was telkens dat vooral de elektrische eigenschappen van de gebruikte materialen te wensen overlieten.
De accu die Chalmers nu ontwikkeld heeft, samen met het KTH Royal Institute of Technology, heeft een energiedichtheid van 24 wattuur per kilogram. Als je dat vergelijkt met een normale lithium-ion accu komt dat neer op een capaciteit van ongeveer 20%.
Dat klinkt misschien weinig, maar zoals gezegd het voordeel van carbon is dat het gebruikt kan worden om een auto of een fiets mee te bouwen, terwijl lithium accu’s alleen maar extra ballast zijn.
Consumentenelektronica
“Bij eerdere pogingen om structurele accu’s te maken, hadden de cellen ofwel goede mechanische eigenschappen, ofwel goede elektrische eigenschappen. Niet allebei tegelijk. Maar nu zijn we er met behulp van koolstofvezels in geslaagd een structurele accu te ontwerpen met zowel een concurrerende energieopslagcapaciteit als stijfheid,” legt professor Leif Asp van de Chalmers universiteit uit.
De accu is volgens hem overigens niet alleen voor auto’s geschikt, maar ook voor bijvoorbeeld elektrische fietsen en consumentenelektronica.
In de structurele accu van Chalmers vormt het carbon de negatieve pool, terwijl de positieve pool bestaat uit aluminiumfolie met een coating van lithium-ijzer-fosfaat. De twee elektroden worden gescheiden door glasvezelversterkte kunststof (GVK) die dient als elektrolyt.
Ruimtevaart
De Chalmers universiteit verwacht dat de efficiëntie van de accu de komende jaren nog verder zal worden opgevoerd. Het onderzoek staat eigenlijk nog maar in de kinderschoenen, en krijgt een vervolg in een net nieuw gestart project dat wordt gefinancierd door de Zweedse ruimtevaartorganisatie Rymdstyrelsen.
Het idee is om onder andere het aluminiumfolie te vervangen door carbon en bij het GVK wordt gewerkt aan een dunnere variant met nog betere eigenschappen en de mogelijkheid sneller te laden. Dit project heeft een looptijd van ongeveer twee jaar.
Asp denkt dat dit een accu op kan leveren die gaat richting de 75 kilowattuur per kilogram. Dat zou dus een verbetering zijn met nog eens een factor drie. Asp: “De volgende generatie structurele accu’s heeft een enorm potentieel. Het is best mogelijk dat we over een paar jaar smartphones, laptops en elektrische fietsen kunnen bouwen die de helft wegen van de huidige modellen en compacter zijn.”
Bekijk ook ons archief over accu’s.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
