Are Lithium Batteries Dangerous? Is it safe to drive Tesla Car?
Tien keer meer stroom dan lithium-ionen, maar nog steeds tien jaar vrij: een pluizige koolstofelektrode heeft wetenschappers van Cambridge University een stap dichter gebracht bij het produceren van een bruikbare lithium-luchtbatterij, maar er blijven nog veel technische uitdagingen.
De huidige lithium-ionbatterijen zijn licht, maar omvangrijk voor de lading die ze opslaan. Andere batterijchemie heeft een betere energiedichtheid. Wetenschappers zijn al jaren op zoek naar manieren om batterijen te maken met alle voordelen van Li-ion, maar dat neemt minder ruimte in.
Lithium-luchtbatterijen, met een theoretische energiedichtheid die tien keer zo hoog is als die van Li-ion, zijn gezien als de weg vooruit, maar experimentele modellen zijn tot nu toe onstabiel gebleken, met slechte laad- of ontlaadsnelheden en lage energie-efficiëntie. Erger nog, ze kunnen alleen in zuivere zuurstof worden gebruikt, waardoor ze onpraktisch zijn voor gebruik in een normale atmosfeer. Het atmosferische probleem is nog steeds onopgelost, maar in een artikel dat is gepubliceerd in het tijdschrift Science op vrijdag, beschrijven onderzoekers aan de Universiteit van Cambridge hoe ze een deel van de stabiliteits- en efficiëntieproblemen opgelost hebben door lithiumjodide toe te voegen en een pluizige koolstofelektrode te gebruiken die gemaakt is van grafeenfolie.
De positieve en negatieve elektroden in Li-ionbatterijen zijn gemaakt van respectievelijk een metaaloxide en van grafiet. Een lithiumzout opgelost in een organisch oplosmiddel werkt als een elektrolyt en draagt lithiumionen tussen de twee elektroden.
In de lithium-luchtbatterij ontwikkeld door Tao Liu, Clare P. Gray en collega's in Cambridge, is de koolstofelektrode gemaakt van een poreuze vorm van grafeen.
Ze kozen ervoor lading op te slaan door kristallijn lithiumhydroxide (LiOH) te vormen en te verwijderen in plaats van het lithiumperoxide dat wordt gebruikt in andere lithium-luchtbatterijontwerpen.
Door toevoeging van lithiumjodide konden ze vermijden veel van de ongewenste chemische reacties die vorige ontwerpen langzaam hebben vergiftigd. Dat verbeterde de stabiliteit van de cel zelfs na meerdere laad- en ontlaadcycli. Tot nu toe hebben ze de cel 2000 keer kunnen opladen.
Dankzij deze en andere aanpassingen aan hun ontwerp konden ze de spanningskloof tussen lading en ontlading in lijn houden met die van Li-ioncellen, ongeveer 0,2 volt, vergeleken met tot 0,5-1V voor andere lithium-luchtontwerpen. Dat, zeggen ze, maakt hun cel 93 procent energie-efficiënt.
Er zijn echter nog veel problemen op te lossen voordat de batterij in commerciële productie zou kunnen gaan. De capaciteit is in hoge mate afhankelijk van de snelheid van lading en ontlading en is nog steeds gevoelig voor de vorming van dendrieten, vezels van zuiver lithium die de elektrode van de batterij kunnen kortsluiten en een explosie kunnen veroorzaken. Er is ook het probleem van lucht, dat naast de zuivere zuurstof die de experimentele cel nodig heeft, stikstof, koolstofdioxide en waterdamp bevat.
Wetenschappers ontwikkelen Cyborg-weefsel, brengen de Borg dichter bij de werkelijkheid
Onderzoekers van de universiteit van Harvard ontwikkelen het eerste cyborg-weefsel dat levende cellen combineert met nanodraden.
Droom je van een draadvrije laptop? Het komt dichter bij de realiteit
In de niet al te verre toekomst willen pc-fabrikanten uw laptop met kabels en draden bevrijden. Sommige aankondigingen op het CES-signaal vorderen dat doel.
