Nieuwe batterij dunner dan een haar kan piepkleine elektronica van stroom voorzien

In dit artikel:

Onderzoekers van de Zuid-Koreaanse Dongguk University hebben een ultradunne anodeloze vastestofbatterij ontwikkeld. Het apparaat is slechts 2,77 micrometer dik, tientallen keren dunner dan een mensenhaar, en kan daardoor interessant zijn voor medische implantaten, wearables en draadloze sensoren.

De batterij heeft geen vooraf aangebrachte lithiumanode. Tijdens het eerste opladen verplaatst lithium zich vanuit de kathode naar een koperen stroomcollector, waar de anode ontstaat. Die aanpak maakt een compact ontwerp mogelijk, maar lithium kan zich daarbij ongelijkmatig afzetten of elektrisch geïsoleerd raken. Dat zogenoemde dode lithium vermindert de capaciteit.

Onder leiding van professor Hyun-Suk Kim testte het team verschillende coatings voor de stroomcollector. Een combinatie van tin en koolstof bleek het lithium gelijkmatiger te laten neerslaan: tin verlaagt de drempel voor afzetting, terwijl koolstof de verdere groei controleert. Een kleine lithiumreserve compenseert bovendien verliezen tijdens de eerste laadcycli. De onderzoekers publiceerden hun resultaten in Advanced Energy Materials; de universiteit bracht het onderzoek op 3 november opnieuw onder de aandacht.

Na honderd laadcycli behield de batterij een volumetrische energiedichtheid van 235,13 Wh/L. De test vond echter plaats bij een zeer lage laad- en ontlaadsnelheid van 0,01 C. Daardoor is nog onduidelijk hoe de batterij presteert bij hogere vermogens en of ze duizenden cycli aankan. Ook moeten productie op grotere schaal, betrouwbaarheid en de totale opslagcapaciteit nog worden aangetoond. De technologie is daarom nog niet commercieel klaar, maar laat wel zien hoe materiaaltechniek op microschaal een belangrijk probleem van vastestofbatterijen kan aanpakken.