Onderzoekers hebben een nieuwe ontwikkeld technologie waardoor lithiumbatterijen kunnen worden vervangen door duurzamere alternatieven.
Een team van het Imperial College London heeft een technologie ontwikkeld die de overgang van lithium-ion naar een natrium-ion batterij mogelijk zou kunnen maken. Door koolstof te maken uit lignine, een afvalbijproduct van de papierindustrie, verbeterden onderzoekers de energiedichtheid, duurzaamheid en veiligheid van natrium-ionbatterijen.
Lithium-ionbatterijen vervangen
Lithium-ionbatterijen worden vaak gebruikt in veel elektrische apparaten, maar de wereldwijde lithiumbronnen nemen snel af en mijnbouwactiviteiten zorgen voor een grote ecologische voetafdruk. Natrium-ionbatterijen kunnen een duurzaam alternatief bieden dat, indien geoptimaliseerd, in elektrische voertuigen kan worden gebruikt. De huidige modellen moeten echter nog voldoen aan de energiecapaciteit van lithium en vormen een aantal veiligheidsrisico's.
De sleutel tot het verbeteren van de energiecapaciteit in batterijen ligt in het materiaal en het ontwerp van anodes, die de energieopslagfunctie bieden. Ondanks hun ultrahoge theoretische capaciteit, was verder onderzoek nodig om het potentieel van batterijen gemaakt met metalen natriumanoden te ontsluiten en de risico's van de zeer reactieve aard van dit materiaal aan te pakken.
De Titirici Group van het Department of Chemical Engineering is deze uitdaging aangegaan en heeft een oplossing ontwikkeld door de bulkmetalen in natriumbatterijen te vervangen door van natrium afgezette, van lignine afgeleide koolstofmatten.
Het is opwindend om nieuwe mogelijkheden te zien voor het gebruik van lignine in de batterijsector en het potentieel ervan om nieuwe op natrium gebaseerde technologieën te ontwikkelen, die een revolutie teweeg kunnen brengen in de sector van elektrische voertuigen door hoogwaardige, veilige en duurzamere batterijen te creëren.
Webben draaien
In dit onderzoek werden ligninematten geproduceerd met behulp van een proces dat bekend staat als 'electrospinning', waarbij ligninevezels op dezelfde manier worden gesponnen als spinnen hun web in de natuur spinnen. De vezels werden vervolgens gecarboniseerd om talrijke defecten in de materiaalstructuur te veroorzaken. Deze defecten ondersteunen een gelijkmatige en stabiele afzetting van metallisch natrium, het element dat verantwoordelijk is voor energieopslag, wat resulteert in een verhoogde energiecapaciteit.
Door metallisch natrium te combineren met speciaal op maat gemaakte koolstof op basis van lignine, worden de voordelen van de energiecapaciteit behouden en benut, terwijl de veiligheidsrisico's die gepaard gaan met een opeenhoping van dendriet - waardoor batterijen kortsluiten - worden verminderd.
Het proces vereist ook minder warmte om de lignine te carboniseren dan andere methoden, wat de ecologische voetafdruk van het productieproces verder vermindert.
Volgende stappen
Natrium-ionbatterijen hebben een enorme belofte getoond op het gebied van energie, maar hun beperkte energiecapaciteit heeft tot nu toe hun wijdverbreide opname beperkt. Deze nieuwe technologie zou hen in staat kunnen stellen om lithium-ion batterijen op een veel grotere schaal dan momenteel mogelijk is en worden gebruikt in producten zo groot als elektrische voertuigen.
Het team gaat nu verder met het verfijnen van de technologie, het experimenteren met verschillende soorten cellen en het uitvoeren van verdere experimenten.
ELE-tijden
-
ELE-tijdenhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsInfineon ondersteunt ecosysteemontwikkeling in groene landbouw in samenwerking met Invest India bij ontwerpuitdaging voor motoraandrijvingen voor zonnepompen
-
ELE-tijdenhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsInbase lanceert 'Urban Lite Z'-smartwatch met 1.75-inch IPS-scherm
-
ELE-tijdenhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsSTMicroelectronics werkt samen met Eyeris aan integratie van Global-Shutter sensor Oplossing voor bewaking in de cabine van auto's
-
ELE-tijdenhttps://www.eletimes.com/author/eletimes-newsChipmaker GlobalFoundries dient vertrouwelijk in voor Amerikaanse beursgang: bronnen