Development

Personal Tech
John Goodenough

94-jarige onthult revolutie in accu-techniek

Mede-uitvinder van de Li-ion batterij flikt het nog een keer.

6 maart 2017

Mede-uitvinder van de Li-ion batterij flikt het nog een keer.

De nieuwe accu heeft veel grotere capaciteit, laadt sneller op, kan vaker op- en ontladen worden en is onbrandbaar.

John Goodenough, hoogleraar aan de Cockrell School of Engineering van The University of Texas, is een van de uitvinders van de lithium-ion (Li-ion) accu die sinds 2010 in vrijwel alle oplaadbare consumentenapparatuur te vinden is. De Li-ion accu zorgde voor een enorme verbetering ten opzichte van de nikkel-metaalhydride (NiMH) die onder meer veel last had van 'geheugen', het effect dat de prestaties afnamen naarmate de accu meer laad/ ontlading-cycli had doorgemaakt.

Opnieuw een doorbraak

Het team van Goodenough meldt nu weer een doorbraak die aan belangrijke tekortkomingen van de Li-ion-accu tegemoet moet komen. Zo maakt de nieuwe samenstelling het mogelijk om in de accu minstens drie maal zo veel energie op te slaan. Ook de laadtijd is korter dan die van Li-ion, maar de belangrijkste eigenschap is wellicht dat de accu niet meer spontaan kan ontbranden. Recent leidde dit probleem nog tot het miljarden-debacle met de Samsung Galaxy Note 7.

De ontwikkeling van de accu-technologie betekent dat smartphones, laptops, maar ook elektrische auto's van kleinere, lichtere accu's kunnen worden voorzien, of van een veel langere levensduur cq actieradius. 

Geen vloeibare componenten meer

De crux van de nieuwe accutechnologie zit in de elektrolyt, ofwel het materiaal tussen de kathode en de anode in de accu. In conventionele accu's en batterijen is dat een vloeibare substantie. Wanneer de accu te snel wordt opgeladen of ontladen, vormen zich uitsteeksels (dendrieten) aan de kathode en anode. Die verkorten de afstand tussen beiden waardoor kortsluiting kan ontstaan met een explosie of brand tot gevolg.

Door de vloeibare substantie te vervangen door een glasachtige geleidend materiaal kunnen die dendrieten niet vormen. Dat levert weer de mogelijkheden om andere materialen te gebruiken als anode waardoor de capaciteit fors omhoog kan en ook veel sneller kan worden geladen. De wetenschappers tonen in hun artikel in het wetenschappelijk tijdschrift Energy & Environmental Science aan dat de nieuwe accu's probleemloos meer dan 1200 laad- en ontlading-cycli kunnen doormaken.

Kou speelt nauwelijks meer een rol

Het gebruik van nieuwe elektroliet heeft nog een voordeel. De geleidende werking is veel minder gevoelig voor de omgevingstemperatuur. De nieuwe accu werkt evengoed bij temperaturen tot -20 graden Celsius en zelfs bij -60 graden kan hij nog worden ingezet. Vooral voor toepassingen in elektrische auto's is dat een belangrijk gegeven, maar ook voor het gebruik van een smartphone op wintersport is het prettig dat de accu beter presteert in de kou.

Goodenough werkte overigens samen met Helena Braga, die enkele jaren geleden al begon met de ontwikkeling van de glazen elektroliet tijdens haar werk aan de universiteit van Porto in Portugal. Twee jaar geleden verhuisde ze naar het lab van Goodenough. Het team verwacht op korte termijn afspraken te kunnen maken met accu-producenten zodat de onderzoeksresultaten verwerkt kunnen worden in commercieel verkrijgbare producten.

Goodenough viel eerder in de prijzen

John Goodenough kreeg samen met Rachid Yamazi en Akira Yoshino in 2012 de IEEE Medal for Environmental and Safety Technologies voor hun werk aan de ontwikkeling van de Li-ion accu. Twee jaar daarna kreeg zij een speciale erkenning van de National Academy of Engineering. Goodenough werkte sinds eind jaren 70 aan het concept van de li-ion accu. Sony brachten in 1991 de eerste commerciëel verkrijgbare versie van deze accu uit. In de jaren daarna werden nog verbeteringen aangebracht die de capaciteit en prestaties vergrootten.

Lees meer over
Zie ook Development op AG Connect Intelligence
5
Reacties
Arjan Nicolai 07 maart 2017 11:17

Eureka!

Kees Noorlander 06 maart 2017 13:36

Een mooie verbetering. We zijn nooit te oud om te leren.
Nu nog een accu, die je onbeperkt kan opladen en ontladen.

Anoniem 06 maart 2017 13:09

Geweldig, zo'n man verdient meerdere standbeelden. Niemand kan meer zonder en we vinden het maar normaal dat het er is......

mark 06 maart 2017 12:54

u zult wel NiCd bedoelen ipv NiMH

NiMH of Li-Ion?
NiMH-batterijen zijn een grote verbetering ten opzichte van NiCd. Laatstgenoemde heeft last van het zogenaamde geheugeneffect en bevat de giftige stof Cadmium. Door het geheugeneffect verliest een accu aan kracht wanneer hij niet helemaal leeg wordt opgeladen. De accu onthoudt als het ware het laatste punt waarop begonnen werd met opladen en vergeet op termijn de resterende capaciteit. Bij NiMH-batterijen is dat veel minder geval. Sommige fabrikanten claimen dat dit type helemaal geen last heeft van het geheugeneffect. Hoewel dat feitelijk niet klopt, is het probleem nauwelijks merkbaar. Een NiMH-batterij is cadmiumvrij, heeft een hoge energiedichtheid en bevat veel energie (momenteel tot wel 2700 mAh). Een nadeel is dat ze snel leeglopen, ook al worden ze niet gebruikt (1 tot 5 procent per dag). Ook zijn ze gevoelig voor extreme temperaturen: bij kou vermindert de capaciteit snel en bij hitte kan de batterij beschadigd raken.

Anoniem 06 maart 2017 12:46

Die heeft wel een nobelprijs verdient

Reactie toevoegen