Supersnelle elektrode brengt revolutie teweeg in batterijen

De Franse energieopslagspecialist NAWA Technologies heeft een batterij-elektrode op basis van koolstof nanobuisjes onthuld die naar verluidt de snelste (in zijn soort) ter wereld is.

De zogenaamde ultrasnelle elektrode zou het vermogen met een factor 10 kunnen verbeteren, de energieopslag met maximaal drie, de levenscyclus met maximaal vijf en de oplaadtijd kunnen verkorten tot minuten in plaats van uren.

Volgens het in Aix-en-Provence gevestigde bedrijf is een van de belangrijkste beperkingen van batterijvermogen, energie en levenscyclus de poeders die worden gebruikt om elektroden te maken. Deze kunnen leiden tot een lage elektrische, thermische en ionische geleidbaarheid; slecht mechanisch gedrag bij ontladen en herladen en kan ook bijdragen tot vroege delaminatie en degradatie, wat leidt tot problemen met de veiligheid en de levenscyclus.

De nieuwe elektrode - die is gebaseerd op NAWA's gepatenteerde verticaal uitgelijnde koolstofnanobuisjes (VACNT) - combineert ionengeleidbaarheid - dankzij een 3D volledig toegankelijke nanostructuur - met een hoge elektrische en thermische geleidbaarheid, dankzij de plaatsing van 100 miljard nanobuisjes per vierkante centimeter, allemaal verticaal uitgelijnd.

Met elektroden die bijna 25 procent van de totale batterijkosten voor hun rekening nemen en de huidige wereldwijde markt voor lithium-ionbatterijen meer dan $ 35 miljard waard is, gelooft NAWA dat het nieuwe ontwerp aanzienlijke kostenbesparingen kan opleveren.

Volgens de verklaring van het bedrijf is de elektrode een universeel systeem, zowel beschikbaar als primer voor bestaande elektroden - waar de VACNT de elektrische geleiding verhoogt, als als een volledige 3D-elektrode waarbij de VACNT dient als een raamwerk waarop lithium-inbrengmateriaal kan worden gecoat. NAWA ontwikkelt verschillende coatingsconcepten met verschillende chemiebedrijven en partners - het verwacht dat de technologie al in 2023 zal worden geïntroduceerd en in productie zal gaan.

De technologie zou ook gemakkelijk recyclebaar en eco-wegwerpbaar zijn aan het einde van zijn levenscyclus, waarbij NAWA schat dat de technologie zou kunnen verminderen de CO2-voetafdruk van een lithiumbatterijcel met maar liefst 60 procent zou kunnen verminderen.

Een van de belangrijkste markten voor de technologie zal naar verwachting de automobielsector zijn, die momenteel goed is voor 75 procent van de productie van lithium-ionbatterijen. Het bedrijf beweert dat een geavanceerde lithium-ionbatterij met een ultrasnelle koolstofelektrode de hoeveelheid opgeslagen kWh zou kunnen verdubbelen, wat betekent dat EV's meer vermogen zouden kunnen gebruiken om verder of sneller te gaan, waardoor een bereik van 1.000 km normaal wordt in een massamarkt voor EV's. De oplaadtijd kan worden teruggebracht tot slechts vijf minuten voor 80 procent opladen, terwijl de levensduur van de batterij met een factor vijf kan worden verbeterd.

Ulrik Grape, CEO van NAWA Technologies zei: "NAWA's ultrasnelle koolstofelektrode stelt ons in staat batterijen sneller op te laden, verder en langer te gaan en dat allemaal met een product dat is gebaseerd op een van 's werelds meest voorkomende en groene materialen: koolstof." Onze technologie kan helpen om de milieu-impact van batterijsystemen drastisch te verminderen, zelfs zozeer zelfs dat we geloven dat deze elektrode-innovatie de tijd zou kunnen halveren waarin een elektrisch voertuig de CO2 terugverdient die bij de fabricage is ontstaan - en ook kan worden opgeladen in dezelfde tijd die nodig is om bij te tanken en dezelfde afstand op elektriciteit te rijden als een tank met gas."