Hoe je een batterij veel sneller kunt opladen

Met de opkomst van (milieuvriendelijkere) elektrische auto’s wordt de snel oplaadbare batterij zeer interessant, want elektrische auto’s moeten vaak uren aan de laadpaal gekoppeld staan om volledig opgeladen te zijn. En wie zou zijn telefoontje niet in een paar seconden willen kunnen opladen?

Wetenschappers proberen op de meest uiteenlopende manieren de oplaadtijd te verkorten. Supercondensatoren, een biobatterij die suiker als brandstof gebruikt, een accu die (voortkomend uit Alzheimer-onderzoek) gebruik maakt van peptideverbindingen die je ook in ons lichaam kunt vinden, enzovoort. Autofabrikant Toyota begint nu zelfs al te experimenteren met autobatterijen gebaseerd op de zogenaamde solid state accu’s, accu’s die vaste stoffen als brandstof gebruiken.

Zeer goed geleidende sandwich-constructie

Een nieuw onderzoek onderscheidt zich van deze pogingen door de lithium-ion-batterij die we nu massaal gebruiken aan te passen met een ander type elektroden. Deze zogenoemde Mxene-elektroden bestaan uit twee zeer dunne atoomlaagjes metaaloxide. En tussen deze twee laagjes zit er een laagje watergel, "gesandwiched", als het ware.

Niet alleen geleidt deze mini-constructie zeer goed, de atoomlaagjes bestaan ook uit ruime openingen die de positief geladen deeltjes vrijer door het materiaal kunnen laten bewegen. Handig, want bij klassieke elektroden kan een batterij niet alle geladen deeltjes opslaan wanneer je de batterij snel zou willen opladen. De openingen van de Mxene-elektroden staan dit wel toe.

Het resultaat is dat de elektroden er niet alleen voor zorgen dat de batterij veel sneller opgeladen is, het brengt de totale energie die een klassieke batterij kan opslaan zelfs tot een groter potentieel.

De lange weg naar de consument

Maar naast sneller opladen en een grotere energie-capaciteit zijn er natuurlijk ook nog andere criteria waar batterijen aan moeten voldoen voor ze op de markt kunnen komen. Zo mogen ze niet te veel kosten, moet hun levensduur en veiligheid (temperatuur, luchtvochtigheid, brand) hoog zijn, mogen de grondstoffen om ze te maken niet te schaars zijn, en last but not least moeten ze makkelijk aan te sluiten zijn op onze huidige infrastructuur en apparaten.

Hoewel sommige batterijen nog in de ontwikkelingsfase zijn, slaagt het ene type batterij hier beter in dan het andere. Dat dit onderzoek een klassieke batterij met aangepaste elektroden gebruikt kan voordelig zijn, maar is nog geen garantie dat deze uiteindelijk de standaard-batterij wordt. Ook hier zal een eerste lab-verwezenlijking nog verder onderzoek vragen om het op de markt te brengen.

Dit artikel is verzorgd door de wetenschapsredactie van De Kennis van Nu (NTR).

NPO Radio 1 houdt je dagelijks op de hoogte over de laatste ontwikkelingen in de wetenschap

Maandag t/m vrijdag rond 16.20 uur in Nieuws en Co
Dinsdag rond 10.50 uur in De Ochtend