Lithium-ion batterijen zijn een centraal onderdeel van ons dagelijks leven geworden en voorzien onze smartphones, laptops en elektrische voertuigen van stroom. Hun beperkte levensduur vormt echter een grote uitdaging, zowel economisch als milieutechnisch. Een team van Chinese onderzoekers van de Fudan Universiteit in Shanghai lijkt een revolutionaire oplossing te hebben gevonden om het gebruik van lithium-ionbatterijen te verlengen tot ver voorbij de huidige standaarden.
Verouderende batterijen: een terugkerend probleem
Lithium-ion-accu’s verliezen geleidelijk hun capaciteit door een aantal factoren, waaronder de vorming van vaste afzettingen op de elektroden, degradatie van de actieve materialen en een afname van het aantal lithiumionen dat beschikbaar is voor de elektrochemische reactie. Over het algemeen is een standaardbatterij bestand tegen 1000 tot 1500 laad-ontlaadcycli voordat de prestaties drastisch afnemen en vervanging noodzakelijk wordt.
Dit probleem brengt niet alleen financiële kosten met zich mee voor consumenten en fabrikanten, maar ook een enorme ophoping van elektronisch afval dat moeilijk te recyclen is en bijdraagt aan de wereldwijde vervuiling.
Een innovatieve aanpak: “batterijchirurgie
Het team van de Fudan Universiteit in China heeft een regeneratiemethode ontwikkeld die lijkt op een echte chirurgische ingreep op de cellen van verouderende batterijen. Hun oplossing is gebaseerd op het injecteren van een specifieke chemische verbinding, lithiumtrifluormethaan-sulfonaat (CF₃SO₂Li), rechtstreeks in de gebruikte batterij.
Deze verbinding werkt als een herstelvector, waardoor de verloren lithiumionen terugkeren naar de actieve elektrolyt. Zodra deze operatie is uitgevoerd, vervliegt de chemische drager in de vorm van een gas zonder schadelijke resten achter te laten, waardoor de batterij een nieuw leven krijgt.
Minstens tien keer meer efficiëntie
Tests die door de onderzoekers zijn uitgevoerd geven aan dat batterijen die met deze techniek zijn behandeld tussen de 12.000 en 60.000 laad-ontlaadcycli kunnen halen, minstens tien keer de huidige levensduur van standaard batterijen. Deze doorbraak zou de batterij-industrie ingrijpend kunnen veranderen door de noodzaak van frequente vervanging te verminderen en de druk op de natuurlijke hulpbronnen te verlichten die nodig zijn om nieuwe cellen te produceren.
Deze innovatie verlengt niet alleen de levensduur van batterijen, maar past ook perfect in de recyclingketen, waardoor bedrijven die gespecialiseerd zijn in het opnieuw verwerken van gebruikte batterijen hun processen kunnen optimaliseren en hun kosten kunnen verlagen.
Economische en milieu-impact
Als deze technologie op grote schaal zou worden toegepast, zou dat aanzienlijke gevolgen hebben. Vanuit economisch oogpunt zou het de kosten verlagen die gepaard gaan met het vervangen van batterijen, zowel voor consumenten als voor fabrikanten van elektrische voertuigen en elektronische apparaten. Met name de auto-industrie zou haar productiekosten kunnen zien dalen doordat er minder nieuwe batterijen geproduceerd hoeven te worden.
Vanuit milieuoogpunt zou deze innovatie de hoeveelheid elektronisch afval drastisch verminderen. Op dit moment is het recyclen van lithium-ionbatterijen een ingewikkeld en kostbaar proces, met nog steeds te lage terugwinningspercentages. Door de levensduur van bestaande batterijen te verlengen, vermindert deze technologie de vraag naar zeldzame grondstoffen zoals lithium, kobalt en nikkel, waarvan de winning een aanzienlijke impact heeft op het milieu.
Een overgang naar een duurzamere industrie
Nu de wereld zich steeds meer richt op de elektrificatie van transport en de opslag van hernieuwbare energie, kunnen oplossingen zoals die is ontwikkeld door de Fudan Universiteit een sleutelrol spelen in de overgang naar een duurzamere industrie. Door het gebruik van hulpbronnen te optimaliseren en afval te verminderen, maakt deze innovatie deel uit van een circulaire economie die essentieel is voor de toekomst.
Als deze technologische doorbraak op grote schaal wordt gevalideerd en geïndustrialiseerd, kan dit een beslissend keerpunt betekenen voor de batterijsector, waardoor elektrische voertuigen sneller massaal worden ingevoerd en hun ecologische voetafdruk wordt verkleind.
#Auto