De onderzoeksgroep MOBI aan de VUB maakt baanbrekende zelfherstellende batterijen werkelijkheid. Door tegelijkertijd hun afhankelijkheid van kritieke grondstoffen te verminderen, worden ze lichter, duurzamer en circulair, laat de VUB weten in een persbericht.
Het baanbrekende BAT4EVER-project, gefinancierd door de Europese Commissie via het Horizon 2020-programma, is een van de verschillende projecten die tot doel hebben zelfherstellende functionaliteiten in te bedden in batterijen onder het Battery2030+ initiatief. Het onderzoeksteam richt zich op het aanpassen van de batterijchemie door grafiet te vervangen door silicium, dat overvloedig aanwezig is op het aardoppervlak. Door ook het aandeel kobalt te verminderen, bieden op silicium gebaseerde batterijen nieuwe mogelijkheden voor het duurzaam opladen van onze apparaten.
1.000 cycli
“Ons onderzoek toont duidelijk aan dat zelfherstel een gamechanger zou kunnen zijn voor de batterij-industrie”, aldus dr. Kamil Burak Dermenci, Technisch Projectcoördinator bij het Battery Innovation Centre (BIC) binnen MOBI-VUB. “Dankzij onze innovatieve componenten kunnen we de ambitie verleggen naar 1.000 cycli – zelfs met hoge siliciumbelastingen.” Van smartphones en smartwatches tot laptops en elektrische voertuigen, batterijen worden gevonden in elk apparaat dat we vandaag gebruiken. Zonder hen zou dagelijks leven eenvoudigweg niet mogelijk zijn. Lithium-ion-batterijen zijn het vlaggenschip van de huidige markt omdat ze een lange levensduur bieden tegen een redelijke prijs. Ze zijn echter verre van perfect.
Li-ion-batterijen zijn zeer afhankelijk van kritieke grondstoffen, waaronder lithium, kobalt en natuurlijk grafiet. Ten eerste is de toeleveringsketen niet veilig, met lithiummijnen in Zuid-Amerika die het grootste deel van de vraag beantwoorden. Dan zijn er ethische kwesties om rekening mee te houden, aangezien deze mijnbouw vaak kinderarbeid toelaat. Li-ion-batterijen vormen ook ernstige veiligheidsrisico’s tijdens transport en gebruik, hoewel de volgende generatie Li-ion-batterijen waarschijnlijk verbeteringen zal brengen. Ondanks duidelijke vooruitgang is de levensduur van de batterij nog steeds niet op het niveau van ambitieuze markteisen.
lees ook
Europa zet batterijkwaliteit bovenaan prioriteitenlijst
Een veilige en duurzame toeleveringsketen die onafhankelijk is van kritieke grondstoffen en vrij van ethische zorgen (allemaal zonder de prestaties in gevaar te brengen), is de visie die de onderzoekers bij het Battery Innovation Center van MOBI-VUB drijft. “Door zelfherstellende functionaliteiten in hun ontwerpen te integreren, streven we ernaar de levensduur van de batterijen te verlengen, de veiligheid te verbeteren en de reis van laboratorium naar markt te versnellen. Dankzij het unieke zelfherstelbare bindmiddel die in het project wordt gebruikt, zijn hoge siliciumbelastingen van meer dan 60 procent met meer dan 1.000 laadcycli nu realistisch. Een nieuw type kathode heeft ook het kobaltgehalte verminderd. Het gebruik van ionische vloeistof in het elektrolyt verbetert ook aanzienlijk de veiligheid van de prototypebatterijen, die werden getest en goedgekeurd op basis van het typische gebruik van mobiele telefoons”, besluit Dermenci.
