Onderzoekers van het Institute of Physics van de Chinese Academy of Sciences, hebben een doorbraak bereikt in batterijtechnologie door een batterijpakket te ontwikkelen met een energiedichtheid van 711 Wh/kg. Dat is een verdrievoudiging van de huidige energiedichtheid van Tesla. Door gebruik te maken van innovatieve strategieën, zoals het verbreden van het laad- en ontlaadpotentieel van lithiumrijke mangaanoxiden, het toepassen van ultradunne lithiumafzetting met een groot oppervlak en het implementeren van dikke elektroden, geoptimaliseerde elektrolyten en ultradunne collectoren, heeft het team deze baanbrekende prestatie geleverd. Deze vooruitgang zou een grote invloed kunnen hebben op industrieën zoals de grote ruimtevaart en de elektrische luchtvaart.
- Onderzoekers hebben een lithiumbatterij gemaakt met de hoogste publiekelijk gerapporteerde energiedichtheidswaarden tot nu toe.
- Deze hoge energiedichtheid opent geheel nieuwe toepassingen in mobiliteit en ruimtevaart.
Vooruitgang in batterijmaterialen en ontwerp
De onderzoekers ontwikkelden een lithiumrijke, op mangaan gebaseerde oxide secundaire lithiumbatterij met een hoge capaciteit voor softpacks, met ultradun metaal-lithium als negatieve elektrode en een positieve elektrode van materiaal met hoge capaciteit. Door het laad- en ontlaadpotentieel van lithiumrijke mangaanoxiden te verbreden, slaagde het team erin een hogere materiaalopslagcapaciteit voor lithium te verkrijgen. Ze maakten ook gebruik van diafragmacoatingtechnologie om de uitdagingen aan te pakken die gepaard gaan met de afzetting van ultradun lithium met een grote oppervlaktecapaciteit.
Bovendien implementeerden de onderzoekers dikke elektroden, geoptimaliseerde elektrolyten en ultradunne collectoren in het batterijontwerp. Deze inspanningen resulteerden in de succesvolle realisatie van omkeerbare lading en ontlading in de batterij met ultrahoge energiedichtheid. De batterij bereikte een massa-energiedichtheid van 711,30 Wh/kg en een volumetrische energiedichtheid van 1653,65 Wh/L tijdens de eerste ontlading, waardoor het de lithiumbatterij is met de hoogste publiekelijk gerapporteerde energiedichtheidswaarden tot nu toe.
Potentiële toepassingen en uitdagingen
De ontwikkeling van accu’s met ultrahoge energiedichtheid heeft een aanzienlijk potentieel voor verschillende speciale toepassingsscenario’s zoals ruimtevaart en de elektrische luchtvaartindustrie. Het is echter belangrijk om op te merken dat er meer onderzoek en ontwikkeling nodig is om problemen met betrekking tot de veiligheid en levensduur van batterijen op te lossen. Desondanks betekenen de prestaties van Chinese onderzoekers bij de ontwikkeling van deze zachte lithiumbatterij met ultrahoge energiedichtheid een belangrijke stap voorwaarts in het streven naar efficiëntere en krachtigere oplossingen voor energieopslag.
De vooruitgang in batterijtechnologie zal niet alleen verstrekkende gevolgen hebben voor het voldoen aan de eisen van verschillende industrieën, maar ook bijdragen aan de vooruitgang van ionische vaste stoffen en elektrochemie in vaste stoffen. Verkennend onderzoek dat zich richt op energiedichtheidsniveaus die de theoretische grens benaderen, zal het kennissysteem op deze gebieden verrijken en technologische innovaties in nieuwe materialen en batterijsystemen bevorderen.
Met het potentieel om de huidige energiedichtheid van Tesla te verdrievoudigen, kan deze doorbraak ook een transformerende impact hebben op de elektrische auto-industrie, door het bereik en de prestaties te verbeteren en de kosten mogelijk te verlagen. Het zou ook deuren kunnen openen naar nieuwe mogelijkheden in andere sectoren, zoals de opslag van hernieuwbare energie, waardoor de verschuiving naar een groenere, duurzamere toekomst verder wordt gestimuleerd.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
