Bron: www.futura-sciences.com

De omschakeling naar elektrisch rijden

Japanse onderzoekers hebben een methode ontwikkeld om de oplaadcapaciteit van accu’s die in elektrische auto’s worden gebruikt, te vergroten. De resultaten laten een grotere autonomie zien, een nieuwe stap in de ontwikkeling van duurzamere batterijen voor auto’s en, waarom niet, smartphones. In een tijd waarin het publieke bewustzijn van de klimaatcrisis een hoogtepunt bereikt, is de markt voor elektrische auto’s booming.

Automobilisten willen best elektrisch rijden maar worden nog steeds geconfronteerd met verschillende obstakels: De prijs van de autos, maar ook de beschikbaarheid van oplaadstations en de actieradius van deze voertuigen (ongeveer veertig minuten opladen tegenover een paar minuten voor een volle tank benzine in een conventionele auto). Dit is een bijzonder schrijnend probleem in Japan, een van de weinige landen ter wereld waar de verkoop van 100% elektrische auto’s nog steeds moeilijk van de grond komt, ondanks een duidelijke vraag naar hybride auto’s. Bovendien zijn er problemen in verband met de samenstelling van batterijen die worden gemaakt van zeldzame metalen zoals lithium, waarvan de winning ernstige milieu- en sociale problemen oplevert.

“Veel kortere oplaadtijden zullen consumenten hopelijk aanmoedigen om te kiezen voor elektrische auto’s in plaats van benzineauto’s, wat uiteindelijk zal leiden tot schonere omgevingen in alle grote steden over de hele wereld,” zegt professor Noriyoshi Matsumi, die de leiding had over de studie die is gepubliceerd in Chemical Communications.

Nieuwe materialen

In een poging om al deze problemen aan te pakken heeft een Japans team van onderzoekers van het Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) een methode ontwikkeld voor de fabricage van anoden (die overeenkomen met de negatieve polen van batterijen) waarmee lithium-ionbatterijen zeer snel kunnen worden opgeladen. De wetenschappers hebben een anode op basis van koolstof ontwikkeld. Dit polymeer, gesynthetiseerd uit grondstoffen van biologische oorsprong, is gecalcineerd om het stikstofgehalte te verhogen. Dit wetenschappelijk proces heeft een specifiek doel: het ontwerpen van een batterij voor elektrische auto’s die in niet meer dan 15 minuten kan worden opgeladen.
Duurzaamheidstests hebben aangetoond dat batterijen met dit polymeer op biologische basis ongeveer 90% van hun aanvankelijke capaciteit behouden, zelfs na 3.000 laad-ontlaadcycli bij hoge snelheid. Dit is aanzienlijk meer dan de capaciteit die wordt behouden door grafietcellen, waarvan conventionele lithium-ionbatterijen meestal zijn gemaakt.
De onderzoekers ontdekten ook dat aanpassingen aan de polymeerstructuur tot nog betere prestaties zouden kunnen leiden, wat niet alleen nuttig zou zijn voor batterijen in elektrische voertuigen, maar ook in onze smartphones.

Nieuwe oplaadkabels

Andere projecten voor ultra-efficiënte oplaadbare batterijen staan eveneens op stapel. Het gaat onder meer om onderzoekers van Ford en de Purdue University (VS), die in november jongstleden een nieuw soort oplaadkabel voor elektrische auto’s hebben gepresenteerd. Dit draadje, waarvoor octrooi is aangevraagd, belooft een elektrisch voertuig bijna even snel op te laden als benzine, dankzij een revolutionair koelproces.