Een accu van aluminium?

Op de Stanford universiteit wordt gewerkt aan een accu gemaakt van aluminium, in plaats van het traditionele lithium-ion. Er is een belangrijk prototype ontwikkeld onder leiding van Professor Hongjie Dai. Naast onderzoekers van Stanford werkten er ook wetenschappers van het Taiwan Industrial Technology Research Institute, Hunan University en van National Taiwan Normal University mee aan de ontwikkeling van de aluminium-accu. De accu is veilig, schoner, goedkoop, gaat lang mee en heeft een super korte laadtijd. Ideaal, toch? Misschien maakt de li-ion accu, die nu in smartphones, laptops, elektrische auto’s en andere elektronica gebruikt wordt, wel plaats voor de aluminium-ion variant. Dit zou een grote impact hebben op de industrie.

Veilig, een stuk schoner en spotgoedkoop

Normale lithium-ion accu’s zijn soms behoorlijk link. Je vindt op bijna iedere li-ion accu waarschuwingen voor brandgevaar en explosiviteit. En het gebeurt nog wel eens dat zo’n accu vlam vat. “Lithium-ion-accu’s kunnen brandgevaarlijk zijn,” vertelt onderzoeker Hongjie Dai. “Onze nieuwe batterij zal niet in brand vliegen, zelfs niet als je er in boort.” De accu is ook super flexibel. “Je kunt ‘m buigen en vouwen, dus deze kan wellicht gebruikt worden in flexibele elektronische apparaten.” Het is mogelijk dat dit type accu op den duur ook de Alkaline-batterijen kan vervangen, die schadelijk zijn voor het milieu. Bovendien is aluminium een goedkoop materiaal.

Ontzettend lange leeftijd en super snel opgeladen

Eerder lukte het de onderzoeker niet om het juiste materiaal te vinden zodat de accu herhaaldelijk kon worden opgeladen. De nieuwe accu bestaat uit een negatief geladen anode (van aluminium) en een positief geladen kathode. “Mensen hebben verschillende materialen geprobeerd voor de kathode,” vertelt Dai. “Wij ontdekten per ongeluk dat een simpele oplossing schuilt in het gebruik van grafiet – wat in feite koolstof is.” De cellen van het prototype van Stanford kunnen meer dan 7.500 keer opgeladen worden zonder dat de accucapaciteit achteruit gaat. Zo is de slijtage dus een stuk minder heftig als bij een eerdere versie, die slechts 100 oplaadcircuits mee kon. Maar zelf als je dit vergelijkt met een lithium-ion accu, die maar zo’n 1.000 keer opgeladen kan worden zonder gevolgen, gaat de nieuwe accu stukken langer mee. Door deze lange levensduur zou de accu bijzonder geschikt zijn om reserves groene energie in op te slaan. “Het elektriciteitsnetwerk heeft een accu nodig met een lange levensduur die elektriciteit snel kan opslaan en vrijgeven. Onze laatste ongepubliceerde gegevens suggereren dat een aluminium-accu tienduizenden keren opnieuw kan worden opgeladen. Het is moeilijk voor te stellen dat we een enorme lithium-ion-accu bouwen voor de opslag van duurzame energie in het elektriciteitsnetwerk.” Het laden van een cel zou slechts één minuut duren. Wanneer de accu’s daadwerkelijk gebruikt kunnen worden in apparatuur, zal dit een bijzonder groot voordeel zijn. Stel je eens voor dat je elektrische auto binnen en mum van tijd bijgetankt is. Of je smartphone opgeladen nog vóór dat jij je kopje koffie op hebt!

Waarom is het dan nog een prototype?

Het nadeel is dat een aluminium-ion accu maar 2 volt kan geven, iets meer dan een AA- of AAA-batterij met 1,5 volt. Dat is een stuk minder dan de 3,7 volt van een lithium-ion batterij. Ook is de energiedichtheid nogal wat lager. Aluminium cellen kunnen 40 watt per kilogram aan en li-ion cellen tot wel 206 W/kg. Watt per kilogram betekent de hoeveelheid energie die je uit een accu kunt halen, ten opzichte van het gewicht. Dus hoeveel watt stroom je uit 1 kilo krijgt. Toch zien de onderzoekers een positieve ontwikkeling. Wanneer het materiaal verbeterd wordt kunnen het voltage en de energiedichtheid hoger worden.  “Onze accu produceert ongeveer de helft van de elektrische spanning die een typische lithium-accu produceert,” stelt Dai. “Het verbeteren van het kathode-materiaal zou de elektrische spanning kunnen verhogen. Verder heeft onze accu alles wat je van een accu verwacht: goedkope elektroden, veilig, snel opladen, flexibiliteit en een lange levensduur. Ik zie dit als een nieuwe accu in de kinderschoenen. En dat is opwindend.”

Wij vinden dit een mooie ontwikkeling op de accumarkt. Wat vind jij er van?

Deel dit artikel: