Dit meldt Engineers Online (filmpje). Volgens de onderzoekers biedt de nieuwe technologie een veilig alternatief voor veel andere, momenteel veelgebruikte batterijen. "We hebben een herlaadbare aluminium batterij ontwikkeld die veel huidige typen kan vervangen, zoals alkaline-batterijen die slecht voor het milieu zijn en lithium-ion batterijen die nu en dan spontaan in de brand vliegen", zegt chemiehoogleraar Hongjie Dai. "Onze batterij brandt niet, zelfs als je er doorheen boort." Aluminium wordt al lang beschouwd als een aantrekkelijk materiaal voor batterijen omdat het goedkoop is, bijna niet ontbrandbaar een hoge ladingsopslagcapaciteit heeft. Tientallen jaren hebben onderzoekers zonder succes geprobeerd een commercieel levensvatbare aluminium-ion batterij te ontwikkelen. Een belangrijke uitdaging daarbij was het vinden van materialen die voldoende spanning afgeven na veel laad- en ontlaadcyclussen.

Grafiet kathode

Een aluminium-ion batterij bestaat uit twee elektroden: een negatief geladen anode van aluminium en een positief geladen kathode. "Onderzoekers hebben het geprobeerd met verschillende soorten materialen voor de kathode", aldus Dai. "Wij ontdekten bij toeval een simpele oplossing: het gebruik van grafiet – in feite koolstof. We hebben een paar soorten grafietmateriaal gevonden die leiden tot goede prestaties." Voor hun experimentele batterij plaatste het team in Stanford de aluminium anode en grafiet kathode samen met een ionisch, vloeibaar elektrolyt in een flexibele, met polymeer beklede omhulling. "Het elektrolyt is een zout dat vloeibaar is bij kamertemperatuur, dus het is heel veilig", zegt mede-onderzoeker Ming Gong. Aluminium batterijen zijn veiliger dan de conventionele lithium-ion batterijen die momenteel onder meer in laptops en mobiele telefoons worden gebruikt, voegt Dai toe.

"Maar behalve voor de veiligheid hebben we ook belangrijke doorbraken bereikt met de prestaties van de aluminium batterij." Een voorbeeld is ultrasnel laden. Wie een smartphone heeft, weet dat het uren kan duren om een lithium-ion batterij te laden. Maar het team in Stanford meldt ‘nog niet eerder vertoonde laadtijden tot slechts één minuut’.

7,5 duizend keer

Duurzaamheid is een andere belangrijke factor. Aluminium batterijen die eerder zijn ontwikkeld op andere laboratoria gaven gewoonlijk de geest na  zo’n honderd laad/ontlaadcyclussen. Maar de Stanford-batterij haalt meer dan 7,5 duizend cyclussen zonder capaciteitsverlies. Ter vergelijking: een gemiddelde lithium-ion batterij haalt ongeveer duizend cyclussen. "Een andere eigenschap van de aluminium batterij is flexibiliteit", zegt Gong. "Je kunt het vouwen en buigen, dus het kan worden gebruikt in flexibele elektronicaproducten. Bovendien is aluminium een goedkoper metaal dan lithium."

Toepassingen

Naast kleine elektronische toestellen kunnen aluminium batterijen worden gebruikt on duurzame elektriciteit in het energienet op te slaan, zegt Dai. "Voor het grid is een batterij nodig met een lange levensuur, die snel energie kan opslaan en afgeven. In onze nieuwste, nog niet gepubliceerde data gaan we ervan uit dat een aluminium batterij tienduizenden malen kan worden herladen."

Aluminum-ion technologie zou ook een milieuvriendelijk alternatief zijn voor wegwerp-alkalinebatterijen. (bron: EOL.nl

U las zojuist één van de gratis premium artikelen

Onbeperkt lezen? Sluit nu een gratis proefabonnement af

Bekijk de aanbieding