Aluminium solid-state batterij behoudt 99% capaciteit na 10.000 laadcycli
De resultaten van een nieuw onderzoek https://doi.org/10.1021/acscentsci.4c01615 klinken bijna te mooi om waar te zijn. Een batterijcel die met weinig moeite van goedkope materialen kan worden gemaakt, presteert over de hele linie fundamenteel beter dan andere batterijtechnologieën. Na 10.000 laadcycli lag de capaciteit nog steeds op 99% van de oorspronkelijke waarde. Tegelijkertijd bleef de efficiëntie constant boven de 99%, hoewel lithium-ion accu's in dit opzicht nog steeds iets beter zijn. Ze kunnen echter niet concurreren met de stabiliteit en duurzaamheid die deze nieuwe solid-state accu laat zien.
Opmerkelijk veilige solid-state batterij
Dit geldt ook voor een andere, even belangrijke eigenschap: De onderzoekers doorboorden, kortsluitten en verhitten de ontwikkelde batterijcel tot 1000°C. De cel lekte niet, vloog niet in brand en had zelfs bij 200°C dezelfde spanning als bij kamertemperatuur. De batterij lekte niet, vloog niet in brand en had zelfs bij 200°C dezelfde spanning als bij kamertemperatuur.
Dit werd bereikt met een aluminium-ion batterij waarvan de vloeibare elektrolyt bestaat uit aluminiumchloride, dat in de meeste experimenten de neiging heeft om snel te corroderen. De anode raakt beschadigd en de accucellen verouderen snel. De toevoeging van aluminiumfluoride en een elektrodecoating met een speciaal soort zout veranderde de cel in een vastestofaccu, waardoor dit probleem werd opgelost. In combinatie zorgen beide ingrediënten voor een hoge bedrijfszekerheid en een uitzonderlijke levensduur.
De onderzoekers, die verbonden zijn aan de Peking Universiteit en het Beijing Institute of Technology, benadrukken verder de hoge recyclebaarheid. Aluminiumfluoride kan worden uitgewassen en bijna volledig opnieuw worden gebruikt om nieuwe batterijcellen te maken. Aluminium zelf is ook zeer goed recyclebaar.
Gebruik in mobiele apparaten kan moeilijk zijn
Het grootste nadeel van deze op aluminium gebaseerde accu is de energiedichtheid, die met ongeveer 150 wattuur per kilogram aanzienlijk lager is dan die van concurrerende technologieën. Dit komt overeen met slechts een derde tot een vijfde van de momenteel beste solid-state batterijen en Li-ion batterijen, maar het is nog steeds goed te vergelijken met een typische huishoudbatterij.
Daarom lijkt het waarschijnlijk dat deze extreem duurzame en potentieel goedkope aluminium-ionbatterijen voornamelijk zullen worden gebruikt in stationaire apparaten. Hoewel hier zeker vraag naar zou zijn, valt nog te bezien of de commerciële productie van deze batterijen zal slagen. De technische eigenschappen lijken in ieder geval aanlokkelijk.
