Accu op zwavel

Een team van wetenschappers rond ingenieur Mahdokht Shaibani van de Monash-universiteit in Melbourne heeft een lithium-zwavel-batterij ontwikkeld met een enorme capaciteit. De batterij zou mogelijkheden bieden voor goedkopere opslag van energie en goedkoper elektrisch rijden, zo meldt de publicatie NewScientist.

De capaciteit van de batterij zou vijf keer zo hoog zijn als gangbare lithium-ion batterijen. Daarmee zou je een smartphone in plaats ongeveer een keer per dag maar een keer in de vijf dagen hoeven opladen. Het team is er in geslaagd een batterij te ontwerpen die in de huidige vorm ruim tweehonderd op- en ontlaad-cycli kan doorstaan.

Het principe van lithium-zwavel-batterijen is niet nieuw. Het grootste probleem bij deze techniek is dat na enkele laadcycli de zwavelelektrode breekt. Dat komt omdat de zwavelelektrode tijdens het laden uitdijt en bij gebruik weer samentrekt. Het verschil in volume dat daarbij optreedt is 78 procent. Bij de elektroden van lithium-ion-batterijen treedt dit verschijnsel weliswaar ook op, maar in veel beperkere mate: daar is het verschil acht keer zo klein.

De onderzoekers hebben dit probleem opgelost door meer ruimte te creëren zodat de zwaveldeeltjes ruimte hebben om te kunnen uitzetten. Normaal zit er materiaal in een batterij die ervoor zorgt dat de batterij niet breekt bij het uitzetten. Door hiervoor relatief weinig van een specifiek polymeer in de batterij te gebruiken, werden een soort bruggen tussen de zwaveldeeltjes gecreëerd zodat deze ruimte hebben om uit te zetten. Het team wist een balans te vinden tussen genoeg ruimte, voldoende weerstand tegen breken en de mogelijkheid om een relatief grote hoeveelheid energie vrij te geven.

Volgens de onderzoekers zou dit op termijn de kosten van efficiënte accu’s kunnen verlagen, omdat zwavel een goedkoop materiaal is dat eenvoudig te winnen is. De onderzoekers hopen over enkele jaren de batterij in productie te kunnen nemen.