Lithium is het lichtste metaal, waardoor het ideaal is voor gebruik in batterijen voor draagbare elektronica, elektrische auto's en vliegtuigen. Maar er is een klein probleempje. Van lithium-ionbatterijen is bekend dat ze vlam vatten. Gelukkig hebben onderzoekers net een manier ontdekt om ze veiliger te maken, meldt Mariella Moon voor Engadget .
gerelateerde inhoud
- "Kammen" door licht kan ons sneller en krachtiger internet geven
Door batterijen veroorzaakte branden komen niet vaak voor, maar ze vormen een probleem. Een verslaggever bij The Economist legt uit:
In 2006 werden miljoenen lithium-ionbatterijen van Sony vervangen na enkele honderden oververhitting en enkele vlammen. Deze batterijen werden gebruikt in laptops van verschillende fabrikanten. Sindsdien zijn de productieprocessen verbeterd en blijven branden relatief zeldzaam. Zoals Elon Musk, de oprichter van Tesla, erop heeft gewezen dat met zo'n 30.000 Tesla-auto's die nu op de weg zijn, branden een op 10.000 voertuigen hebben getroffen - wat slecht klinkt, maar de equivalente statistiek voor auto's met benzine is één op 1.300.
De vuurstartmogelijkheden komen van kleine fouten die kunnen leiden tot kortsluiting in de batterij naarmate deze ouder wordt. Zoals alle batterijen bevatten lithiumbatterijen een anode en een kathode gescheiden door een barrière. Fouten of schade aan die barrière kunnen ervoor zorgen dat uitgroeiingen of dendrieten van lithium door de barrière groeien en de anode verbinden met de kathode, wat een ongecontroleerde ionenuitwisseling en warmteopbouw veroorzaakt. Uiteindelijk vat de batterij vlam.
Om dit te voorkomen, hebben onderzoekers van Stanford University ontdekt hoe de groei van die lithiumdendrieten te stoppen, meldt Moon. Lithiumnitraat, waarvan bekend is dat het de levensduur van de batterij verbetert, en lithiumpolysulfide, dat lithium kan afbreken, vormden de sleutel. Het team testte verschillende mixen totdat ze de juiste verhoudingen vonden om aan de batterij toe te voegen. Met de succesvolle mix hadden de gezwellen die werden gevormd de vorm van pannenkoeken, geen dendrieten, en drongen niet door de barrière van de batterij. Het team publiceerde hun bevindingen in Nature Communications .
Moon schrijft:
Verder maakte het toevoegen van beide chemicaliën de batterijen veerkrachtiger, omdat ze met een efficiëntie van 99 procent bleven werken, zelfs na 300 laad-ontlaadcycli. Degenen die alleen met lithiumnitraat werden behandeld, werden na 150 cycli minder efficiënt.
De tests waren in kleine batterijen - het soort dat wordt gebruikt voor rekenmachines en afstandsbedieningen, schrijft Andrew Gordon in een persbericht van Stanford's National Accelerator Laboratory, SLAC. De volgende stap zal zijn om te zien of dezelfde nieuwe chemie helpt bij grootschalige batterijen.
Gezien de problemen met lithium werken sommige onderzoeksgroepen aan andere metalen opties en halen ze nog meer energie uit elke batterij. Maar door deze verbetering blijft lithium misschien wat langer bovenaan de lijst staan.
