Het bereikt een dichtheid van 3,65 g/cm³ en een oppervlaktecapaciteit van 20 mAh/cm², wat ver boven de commerciële normen ligt.
Innovatieve elektrode kan reizen van meer dan 600 km op één lading mogelijk maken
Een onderzoeksteam onder leiding van professor Kyeong-Min Jeong van de School of Energy and Chemical Engineering van de Ulsan National University of Science and Technology (UNIST) heeft een elektrode ontwikkeld die vijf keer dikker is dan conventionele modellen, met behulp van een droog productieproces, een belangrijke doorbraak voor de groene batterij-industrie.
Deze elektrode verhoogt niet alleen de accucapaciteit aanzienlijk, maar handhaaft ook snelle oplaadsnelheden zonder gebruik te maken van chemische oplosmiddelen en voldoet daarmee aan belangrijke duurzaamheidsdoelstellingen. Het onderzoek is gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Energy & Environmental Science.
Duurzame batterijen: een uitdaging voor het milieu
Nu de vraag naar lithiumbatterijen toeneemt door de opkomst van elektrische voertuigen, zijn het verbeteren van de energiedichtheid en het verminderen van de impact op het milieu belangrijke doelen voor de industrie. Traditioneel worden elektroden vervaardigd met behulp van natte methoden, waarbij giftige chemische oplosmiddelen worden gebruikt en grote hoeveelheden vervuilend vloeibaar afval ontstaan.
Deze methoden hebben echter te kampen met problemen bij de productie van dikkere elektroden, omdat het drogen van de oplosmiddelen ongewenste agglomeraties in het elektrodepoeder veroorzaakt, wat de uniformiteit en de prestaties van het materiaal aantast.
Geavanceerde technologie met behulp van de droge methode
Het team van professor Jeong was in staat om met succes een elektrode te fabriceren met een gemengde laagdichtheid van 3,65 g/cm³, wat direct gerelateerd is aan een hogere energiecapaciteit. Deze nieuwe techniek maakte het mogelijk om een oppervlaktecapaciteit van 20 mAh/cm² te bereiken, ver boven de huidige commerciële elektroden.
De integratie van deze elektrode in batterijen voor elektrische voertuigen zou hun bereik aanzienlijk kunnen vergroten. Zoals professor Jeong uitlegt, “terwijl conventionele batterijen nauwelijks lange afstanden kunnen afleggen zoals Seoul naar Busan (ongeveer 400 km), zou deze nieuwe technologie gemakkelijk meer dan 600 km kunnen afleggen met één lading”.
Innovatieve materialen voor maximale prestaties
Een ander onderscheidend kenmerk van de elektrode die door het UNIST-team is ontwikkeld, is de integratie van een poreuze bolvormige geleidende stof die de elektrische geleidbaarheid aanzienlijk verhoogt. Doorgaans betekent het vergroten van de dikte van een elektrode een langere transportafstand voor lithiumionen, waardoor de laadsnelheid en prestatie-efficiëntie afnemen.
Het gebruik van dit nieuwe geleidende materiaal vermindert deze problemen, waardoor zelfs merkbaar dikkere elektroden een hoge laadsnelheid en stabiele prestaties behouden. Deze prestatie is niet haalbaar met conventionele natte technieken.
Implicaties voor industriële productie
Volgens Hyesong Oh, co-lead auteur van het onderzoek, “betekent deze technologie een belangrijke doorbraak door tegelijkertijd de capaciteit en prestaties van milieuvriendelijke droge elektroden te verbeteren”. Hij merkte ook op dat “het onderzoek met succes is gevalideerd op klasse 1 Ah buidelcellen, wat de weg vrijmaakt voor het opschalen van deze technologie voorbij laboratoriumexperimenten, waardoor het dichter bij grootschalige industriële productie komt”.
Toekomstperspectieven en duurzaamheid
De doorbraak die door UNIST is ontwikkeld, betekent een belangrijke stap in de richting van een groene overgang en duurzame mobiliteit, omdat het de productie van hoogwaardige batterijen mogelijk maakt zonder vervuilend afval te genereren. Tegelijkertijd zou het de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen kunnen verminderen, wat direct ten goede komt aan de strijd tegen klimaatverandering.
Dergelijke technologische innovaties stimuleren niet alleen de ontwikkeling van elektrische voertuigen, maar bieden ook tastbare en schaalbare oplossingen voor de huidige milieu-uitdagingen en bevestigen opnieuw het belang van verder onderzoek naar schone en hernieuwbare technologieën.
