Flexibele batterij laadt razendsnel op en biedt een week autonomie

Deze week is er nog maar eens nieuws naar buiten gekomen van een wetenschappelijke doorbraak in batterijtechnologie. Ditmaal zijn onderzoekers van de University of Central Florida er in geslaagd om een prototype van een batterij te ontwikkelen die tot 20 keer langer meegaat dan een klassieke batterij en veel sneller oplaadt.

De batterij is een zogenaamde supercondensator en kan razendsnel worden opgeladen omdat er gebruik wordt gemaakt van statische elektriciteit om energie op te slaan. Dit in tegenstelling tot een elektrochemische reactie, zoals bij lithium-ionbatterijen het geval is. Daarnaast behoudt de supercondensator zelfs na 30.000 laadbeurten nog steeds zijn capaciteit. Klassieke batterijen raken doorgaans na zo’n 1.500 laadbeurten al in verval.

“Als we de batterijen in onze smartphones vervangen door deze supercondensatoren, kan je je telefoon in luttele seconden opladen en hoef je hem een week lang niet meer te herladen,” zegt Nitin Choudhary, die heeft bijgedragen aan het onderzoek.

Het prototype dat de wetenschappers hebben gecreëerd is bovendien flexibel, waardoor de batterij ook in wearables of andere flexibele mobiele apparaten kan worden gebruikt.

Er wordt al langer onderzoek gedaan naar supercondensatoren, maar het grote probleem tot nu toe was hun beperkte capaciteit. De elektriciteit wordt statisch bewaard op een tweedimensioniaal materiaal – in de meeste gevallen wordt hier grafeen voor gebruikt – met een groot oppervlak om de elektronen vast te houden. Een grotere capaciteit betekent daarom de noodzaak voor een groter oppervlak. Daardoor was men er nog niet in geslaagd om een supercondensator te maken met het formaat van een lithium-ionbatterij en een even grote capaciteit.

Nitin Choudhary en zijn team denken dat vraagstuk nu wel opgelost te hebben met hun nieuw soort supercondensator. Die bestaat uit miljoenen draadjes van een nanometer dik die zeer goed geleiden, waardoor de batterij snel kan op- en ontladen. Die draadjes zijn bedekt met een laagje grafeen dat het mogelijk maakt om op een kleine oppervlakte toch een grote hoeveelheid energie te bewaren.

Het onderzoek klinkt veelbelovend, maar de onderzoekers waarschuwen dat het voorlopig slechts om een proof-of-concept gaat. Het zal nog enkele jaren duren voor de technologie kan worden gecommercialiseerd. Voorlopig zullen we ons dus tevreden moeten stellen met de klassieke lithium-ionbatterijen, al is ook daar nog ruimte voor verbetering. Het Amerikaanse SoldiEnergy Systems stelde onlangs dat het tegen volgend jaar een lithium-ionbatterij op de markt zal brengen die twee keer langer meegaat.

Deze week is er nog maar eens nieuws naar buiten gekomen van een wetenschappelijke doorbraak in batterijtechnologie. Ditmaal zijn onderzoekers van de University of Central Florida er in geslaagd om een prototype van een batterij te ontwikkelen die tot 20 keer langer meegaat dan een klassieke batterij en veel sneller oplaadt.

De batterij is een zogenaamde supercondensator en kan razendsnel worden opgeladen omdat er gebruik wordt gemaakt van statische elektriciteit om energie op te slaan. Dit in tegenstelling tot een elektrochemische reactie, zoals bij lithium-ionbatterijen het geval is. Daarnaast behoudt de supercondensator zelfs na 30.000 laadbeurten nog steeds zijn capaciteit. Klassieke batterijen raken doorgaans na zo’n 1.500 laadbeurten al in verval.

“Als we de batterijen in onze smartphones vervangen door deze supercondensatoren, kan je je telefoon in luttele seconden opladen en hoef je hem een week lang niet meer te herladen,” zegt Nitin Choudhary, die heeft bijgedragen aan het onderzoek.

Het prototype dat de wetenschappers hebben gecreëerd is bovendien flexibel, waardoor de batterij ook in wearables of andere flexibele mobiele apparaten kan worden gebruikt.

Er wordt al langer onderzoek gedaan naar supercondensatoren, maar het grote probleem tot nu toe was hun beperkte capaciteit. De elektriciteit wordt statisch bewaard op een tweedimensioniaal materiaal – in de meeste gevallen wordt hier grafeen voor gebruikt – met een groot oppervlak om de elektronen vast te houden. Een grotere capaciteit betekent daarom de noodzaak voor een groter oppervlak. Daardoor was men er nog niet in geslaagd om een supercondensator te maken met het formaat van een lithium-ionbatterij en een even grote capaciteit.

Nitin Choudhary en zijn team denken dat vraagstuk nu wel opgelost te hebben met hun nieuw soort supercondensator. Die bestaat uit miljoenen draadjes van een nanometer dik die zeer goed geleiden, waardoor de batterij snel kan op- en ontladen. Die draadjes zijn bedekt met een laagje grafeen dat het mogelijk maakt om op een kleine oppervlakte toch een grote hoeveelheid energie te bewaren.

Het onderzoek klinkt veelbelovend, maar de onderzoekers waarschuwen dat het voorlopig slechts om een proof-of-concept gaat. Het zal nog enkele jaren duren voor de technologie kan worden gecommercialiseerd. Voorlopig zullen we ons dus tevreden moeten stellen met de klassieke lithium-ionbatterijen, al is ook daar nog ruimte voor verbetering. Het Amerikaanse SoldiEnergy Systems stelde onlangs dat het tegen volgend jaar een lithium-ionbatterij op de markt zal brengen die twee keer langer meegaat.