Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Amerikaanse onderzoekers hebben een flexibele zilveroxide-batterij ontwikkeld die veel meer energie kan opslaan.
Als er één technologie is waarbij het afgelopen jaar grote stappen zijn gezet, dan is het wel op het gebied van batterijen. Ze worden groter, of juist kleiner, lichter, duurzamer en zelfs flexibeler. Onderzoekers van de Universiteit van Californië, San Diego hebben wat dat laatste betreft mooie stappen gezet. Ze ontwikkelden een flexibele batterij die volgens hen tot tien keer meer energie kan opslaan dan de huidige lithium-ion-batterijen.
Lees ook:
Zilveroxide
Om tot hun nieuwe batterij te komen, richtten de onderzoekers zich op zilveroxide-batterijen. Hierbij is de kathode van zilveroxide gemaakt en de anode van zink. Knoopcellen die onder meer in je horloge zitten, zijn meestal van dit materiaal gemaakt. Het voordeel van zilveroxide-batterijen is dat ze een hogere energiedichtheid hebben en veiliger zijn in gebruik (li-ion-batterijen willen nog weleens exploderen). Toch is dit type batterij nog niet wijd geaccepteerd, want het heeft een beperkte levensduur.
Daarom maakten de onderzoekers voor hun nieuwe batterij gebruik van een kathode met een laagje loodoxide. Dat zou de stabiliteit en geleidbaarheid van de batterij moeten verbeteren en de impedantie, de weerstand tegen wisselstroom, moeten verminderen. Vooral dit laatste komt de batterijprestaties ten goede.
Zeefdruk
Vervolgens liet het team de batterij laag voor laag printen. De zinkanode en de zilveroxide-kathode werden gezeefdrukt op een polymeerfilm, zo schrijft het team in Joule. Zeefdruk is een techniek die ook vaak wordt gebruikt voor het maken van zonnecellen en printplaten. Het resultaat is een flexibele, rekbare batterij die vijf tot tien keer meer stroom zou leveren dan een typische lithium-ion-batterij van hetzelfde formaat.
“Het belangrijkste resultaat van deze studie is dat de onderzoekers flexibele batterijen kunnen maken”, zegt Mark Huijben, hoogleraar aan de Universiteit Twente en betrokken bij het Twente Centre for Advanced Battery Technology. “Een positief aspect van zilveroxide-zink-batterijen is dat de materialen makkelijk te fabriceren zijn in een batterij zodat dit soort printtechnieken (zeefdruk, red.) kunnen worden toegepast.”
De Amerikaanse onderzoekers stellen zich voor dat dit type batterij wordt gebruikt in zachte robotica, smartwatches en andere draadloze apparaten.
Capaciteit
Toch is het team er nog lang niet met de flexibele batterij, zegt Huijben. “Lithium is erg reactief en kan niet in contact komen met zuurstof of stikstof, waardoor de productie van lithium-ion-batterijen veel moeilijker is. Maar het nadeel van dit soort zink-gebaseerde batterijen is dat het voltage van 1.8 volt erg laag is, zeker als je het vergelijkt met een lithium-ion-batterij van dezelfde grootte van 3.7 volt.”
De onderzoekers beweren ook dat de flexibele zilveroxide-zink-batterij tot honderd keer kan worden opgeladen en ontladen zonder dat hij veel capaciteit verliest. Huijben: “Maar de verkregen capaciteit is wel een stuk lager dan de capaciteit van conventionele zink-gebaseerde batterijen die maar één keer gebruikt kunnen worden.”
“Flexibele batterijen zijn dus zeker interessant voor specifieke toepassingen, maar dit type batterij heeft nog wel nadelige eigenschappen waardoor ze de huidige lithium-ion-accu’s niet kunnen vervangen”, besluit de hoogleraar.
Bronnen: Joule, University of California, New Atlas
Beeld: University of California