Revolutionaire doorbraak lost twee batterijproblemen in één keer op: 500 uur zonder degradatie, nu al industrieel toepasbaar
In dit artikel:
Onderzoekers van het Worcester Polytechnic Institute (WPI) in Massachusetts, onder leiding van professor Yan Wang, hebben een dubbele doorbraak gepresenteerd voor solid-state batterijen: ze ontwikkelden een ijzer-gedopteerd elektroliet dat de interfacing met lithium-metaalanodes stabiel en eenvoudig maakt, en een methode om oud lithium veilig en efficiënt terug te winnen. De bevindingen verschenen recent in Joule en Materials Today.
Solid-state batterijen gebruiken vaste elektrolyten en zijn veiliger dan traditionele lithium-ioncellen, maar kampen met incompatibiliteit tussen halide-elektrolyten en lithium-metaalanodes en met moeilijk recyclebare, reactieve anodes. Het WPI-team paste lithium-indiumchloride aan met ijzerdoping, waardoor direct contact met lithium-indiumanodes mogelijk wordt zonder de gebruikelijke dure beschermlagen. Cellen behielden na meer dan 300 laadcycli nog ongeveer 80% capaciteit; in symmetrische tests bleven de exemplaren meer dan 500 uur functioneren zonder tekenen van degradatie — een prestatie die volgens de onderzoekers een primeur is.
Tegelijkertijd introduceerden ze een schaalbaar recyclingproces: via een zelfaangestuurde aldol-condensatiereactie met aceton zetten ze versleten anodes om in lithiumcarbonaat met 99,79% zuiverheid, wat voldoet aan normen voor nieuw batterijmateriaal. Het teruggewonnen lithiumcarbonaat werd verwerkt in nieuwe kathodes die vergelijkbare prestaties lieten zien als commerciële varianten, wat aantoont dat de route industrieel toepasbaar is.
De gecombineerde resultaten beloven zowel betrouwbaardere, krachtigere en veiligere batterijen als een meer circulaire productieketen. Voor toepassingen zoals elektrische voertuigen en grootschalige energieopslag kan dit lagere onderhouds- en milieukosten, minder afhankelijkheid van nieuwe mijnbouw en snellere adoptie van duurzame technologie betekenen. Volgens Wang toont de aanpak dat ijzerdoping en efficiënte lithiumterugwinning samen het ontwerp en de levenscyclus van next‑generation batterijen fundamenteel kunnen verbeteren.