Dikkere EV-elektroden geven meer bereik, maar minder vermogen — dit kan dat oplossen

In dit artikel:

Onderzoekers van het Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT) hebben een manier gevonden om een belangrijk nadeel van dikke batterijkathoden te beperken. Zulke elektroden kunnen de energiedichtheid van elektrischeauto-accu’s verhogen, maar lithiumionen bereiken bij hoge belasting moeilijk het materiaal dieper in de elektrode. Daardoor kan de batterij veel energie bevatten, maar die niet snel leveren.

De onderzoekers voegden 0,5 gewichtsprocent graphitic carbon nitride (g-C3N4) toe aan een ongeveer 68 micrometer dikke, droog geproduceerde kathode. Het poreuze materiaal helpt elektrolyt dieper door te dringen en maakt het voor lithiumionen gemakkelijker om zich door de elektrode te verplaatsen. Daardoor daalde de benodigde activeringsenergie voor iontransport met 56 procent.

Bij een ontlaadsnelheid van 3C steeg de specifieke capaciteit van 58,8 naar 156,2 mAh per gram. De vermogensdichtheid liep op tot 2,85 keer die van de onbehandelde elektrode. Ook bleef na 600 laadcycli 81,3 procent van de capaciteit over, tegenover 72,9 procent zonder de toevoeging.

De combinatie met droge productie kan bovendien oplosmiddelen, droogovens, energieverbruik en fabrieksruimte besparen. Een commercieel toepasbare EV-batterij is er nog niet: te veel g-C3N4 verhoogt de weerstand, elektroden kunnen uitzetten en betere ontlaadprestaties bewijzen niet automatisch sneller snelladen. Opschaling naar industriële en automotive cellen is de volgende stap.