‘Delftse’ neutronen voor betere batterij

Nieuws | de redactie
26 juni 2015 | De veelgebruikte oplaadbare Li-ion batterij kan nog altijd veel efficiënter en sneller worden geladen. Maar hoe? Nieuw onderzoek met neutronen van de TU Delft geeft nieuwe inzichten en toepassingen. “Eigenlijk is het een kant-en-klaar recept voor de producenten van batterijen om hun product te verbeteren .”

Marnix Wagemaker van het Reactor Instituut Delft (RID) richtte zich in zijn onderzoek op het gedrag van li-ionen in de batterijen. Die bewegingen zijn moeilijk in beeld te brengen. “Er was dus relatief weinig kennis over welke factoren er nu precies een rol spelen rond het laden en ontladen van de batterijen, en hoe je dat proces eventueel sneller en efficiënter zou kunnen maken. Wij denken daar nu verandering in te hebben gebracht door als eersten bij een gewone batterij Neutron Depth Profiling (NDP) toe te passen om de ionen(bewegingen) in kaart te brengen.”

Interne weerstand bepalend

Voor het Neutron Depth Profiling zijn speciale neutronen die zijn geleverd door de Delftse onderzoeksreactor gebruikt. “Als een afgeschoten neutron opgevangen wordt door een Li-ion, splitst dit in een tritiumkern en een heliumkern. Die twee deeltjes kunnen we vervolgens detecteren waaruit we dunnen afleiden hoe de Li-ionen zich bewegen in de batterij. Dit geeft unieke inzichten in hoe Li-ionen bewegen in de batterij onder realistische (laad)omstandigheden. We waren vooral geïnteresseerd in de interne weerstand in de batterij, die bepaalt hoe langzaam en efficiënt het opladen en ontladen verloopt,” legt Wagemaker uit.

Voor de interne weerstand zijn verschillende processen in de batterij bepalend. Er zijn drie manieren om die interne weerstand positief te beïnvloeden, zegt Wagemaker. “Deze drie methodes, die vrij eenvoudig zijn uit te voeren, zijn het aanpassen van de deeltjesgrootte van de elektrode, het aanpassen van het Li-ion geleidingsvermogen van de elektrode en de elektronische geleidbaarheid van de elektrode.”

Kant-en-klaar recept

Het onderzoek heeft dus voor het eerst in kaart gebracht welke eigenschappen de batterij het beste kan hebben voor een bepaalde toepassing. Als je in een bepaalde toepassing bijvoorbeeld snel wilt kunnen laden, moet je de batterij anders bouwen dan wanneer die laadsnelheid minder belangrijk is. De nieuwe inzichten zijn vrij direct toepasbaar in de praktijk, denkt Wagemaker.

“Eigenlijk is het een kant-en-klaar recept voor de producenten van batterijen om hun product te verbeteren. Ook al zou dat maar een paar procent verbetering betekenen, dan levert dit wereldwijd gezien toch al een enorme efficiency-winst op.” De onderzoekers publiceerden hun bevindingen recent in het wetenschappelijke tijdschrift Advanced Energy Materials.


Schrijf je in voor onze nieuwsbrief
«

ScienceGuide is bij wet verplicht je toestemming te vragen voor het gebruik van cookies.

Lees hier over ons cookiebeleid en klik op OK om akkoord te gaan

OK