Veiligere, beter presterende en milieuvriendelijke batterijen? Ja, het is mogelijk. De onderzoekers van KAISTin samenwerking met de Universiteit van Ajou, hebben een innovatieve beschermlaag voor lithiummetaalanodes ontwikkeld, waardoor de 750% de levensduur van lithiumbatterijen. En het geheim van dit buitengewone resultaat is even simpel als revolutionair: waterval En genezeneen natuurlijk materiaal afkomstig van planten.
De ontdekking, gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Geavanceerde materialenvertegenwoordigt niet alleen een stap voorwaarts voor de prestaties van de batterijen, maar ook voor hun duurzaamheid, waardoor enkele van de belangrijkste problemen met betrekking tot deze technologie worden opgelost: korte duur En brandrisico’s.
Hoe guar en water batterijen veiliger maken en langer meegaan
Het team onder leiding van professor Il-Doo Kimvan KAIST’s Department of Materials Science and Engineering, heeft er een gemaakt beschermlaag van holle nanovezels wat de groei van lithiumionen stabiliseert. Deze laag voorkomt ongelijkmatige ophoping van ionen op het metaaloppervlak en vermindert dramatisch ongecontroleerde chemische reacties met de elektrolyt, waardoor de veiligheid van de batterij wordt verbeterd.
In tegenstelling tot traditionele technologieën, waarbij giftige materialen en dure processen worden gebruikt om kunstmatige coatings te maken, is de oplossing van KAIST dat wel ecologisch en eenvoudig te produceren: de nanovezels worden verkregen via een proces van elektrospinnenmet guar als basis en water als het enige oplosmiddel.
De holle structuur van de vezels is het belangrijkste punt: deze werkt zowel op fysiek niveau, waardoor willekeurige afzettingen van lithium worden voorkomen, als op chemisch niveau, waardoor het grensvlak tussen het metaal en de elektrolyt wordt gestabiliseerd.
Verrassende resultaten en gegarandeerde duurzaamheid
De cijfers spreken duidelijk. Accu’s voorzien van deze beschermlaag blijven behouden 93,3% van hun capaciteit, zelfs na 300 laad- en ontlaadcyclieen prestatie die een nieuwe mondiale standaard zet. En dat niet alleen: de nanovezellaag is volledig biologisch afbreekbaar en valt binnen ongeveer een maand uiteen, waardoor de impact op het milieu zowel tijdens de productie als aan het einde van de levenscyclus van het product tot een minimum wordt beperkt.
Zoals professor Kim uitlegde:
Dankzij de combinatie van fysieke en chemische bescherming konden we de reacties tussen lithium en elektrolyt op een gecontroleerde manier aansturen, waardoor de groei van dendrieten werd vermeden en de levensduur van de anodes aanzienlijk werd verbeterd. De duurzaamheid van dit proces, gebaseerd op water en biologisch afbreekbare materialen, beantwoordt aan de dringende behoeften van een groenere toekomst.
In een tijdperk waarin de vraag naar batterijen exponentieel groeit en daarmee ook de problemen die verband houden met de impact op het milieu, zou deze innovatie een revolutie in de industrie kunnen teweegbrengen. Een gecombineerde aanpak hanteren superieure prestaties En ecologische duurzaamheid vertegenwoordigt een deugdzaam voorbeeld van hoe wetenschap kan bijdragen aan een duurzamere toekomst.
