Nieuwe siliciumbatterij behoudt na 1.000 laadcycli nog 83 procent van zijn capaciteit

In dit artikel:

Onderzoekers van het Duitse Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE) hebben op 20 oktober veelbelovende resultaten gepresenteerd van het project StrOboBatt. Zij ontwikkelden lithium-ioncellen met een siliciumrijke anode, die meer energie kunnen opslaan dan conventionele batterijen met een grafietanode.

De experimentele cellen hadden een energiedichtheid van 280 wattuur per kilogram. Volgens de onderzoekers kan een industrieel geoptimaliseerde versie ongeveer 330 Wh/kg halen. Dat zou elektrische auto’s in principe een grotere actieradius kunnen geven zonder een zwaarder accupakket. Silicium kan theoretisch ongeveer tien keer meer lithium opslaan dan grafiet.

De technologie kampt echter met een bekend probleem: silicium zet tijdens het laden sterk uit en krimpt bij het ontladen. Daardoor kan de elektrodestructuur beschadigen en neemt de capaciteit af. De onderzoekers gebruikten daarom 25 Ah-cellen met veertig lagen, waarin een silicium-koolstofcomposiet 51 procent van het actieve anodemateriaal vormde. Na meer dan 1.000 volledige laadcycli behielden de cellen ruim 83 procent van hun oorspronkelijke capaciteit.

Een opvallende uitkomst is dat niet alleen de chemie, maar ook de mechanische druk bepalend was. Bij 1.000 kilopascal bleef de capaciteit veel beter behouden dan bij 300 kilopascal, doordat het contact tussen de materialen intact bleef. Autofabrikanten moeten mogelijk dus accupakketten ontwikkelen die continu de juiste druk uitoefenen.

De resultaten bewijzen nog niet dat de batterij snel in elektrische auto’s beschikbaar komt. De prestaties moeten nog worden bevestigd bij onder meer hoge en lage temperaturen, snelladen, snel ontladen en wisselende belasting. Ook is 330 Wh/kg voorlopig slechts een verwachting.