Het baanbrekende BAT4EVER-project, gefinancierd door de Europese Commissie via het Horizon 2020-programma, is één van de verschillende projecten die tot doel hebben zelfherstellende functionaliteiten in te bedden in batterijen onder het Battery2030+ initiatief. Het onderzoeksteam richt zich op het modificeren van de batterijchemie: grafiet vervangen door silicium, dat overvloedig aanwezig is op het aardoppervlak. Door ook het aandeel kobalt te verminderen, bieden op silicium gebaseerde batterijen nieuwe mogelijkheden voor het duurzaam opladen van onze apparaten.

Het VUB-onderzoek toont duidelijk aan dat zelfherstel een game changer zou kunnen zijn voor de batterij-industrie. Dankzij innovatieve componenten kan de ambitie verleggen worden verlegd naar 1000 cycli - zelfs met hoge siliciumbelastingen.

Van smartphones en smart watches tot laptops en elektrische voertuigen, batterijen worden gevonden in elk apparaat dat we vandaag gebruiken. Zonder hen zou ons dagelijks leven eenvoudigweg niet mogelijk zijn. Lithium-ion-batterijen zijn het vlaggenschip van de huidige markt omdat ze een lange levensduur bieden tegen een redelijke prijs. Ze zijn echter verre van perfect.

Li-ion-batterijen zijn zeer afhankelijk van kritieke grondstoffen, waaronder lithium, kobalt en natuurlijk grafiet. Ten eerste is de toeleveringsketen niet veilig, met lithiummijnen in Zuid-Amerika die aan het grootste deel van de vraag beantwoorden. Dan zijn er ethische kwesties om rekening mee te houden vermits deze mijnbouw vaak kinderarbeid toelaat. Li-ion-batterijen vormen ook ernstige veiligheidsrisico's tijdens transport en gebruik, hoewel de volgende generatie li-ion-batterijen waarschijnlijk verbeteringen zal brengen. Ondanks duidelijke vooruitgang is de levensduur van de batterij nog steeds niet op het niveau van ambitieuze markteisen.

Een veilige en duurzame toeleveringsketen die onafhankelijk is van kritieke grondstoffen en vrij van ethische zorgen - allemaal zonder de prestaties in gevaar te brengen - is de visie die de onderzoekers bij het Battery Innovation Center van MOBI-VUB drijft.

Door zelfherstellende functionaliteiten in het batterij-ontwerp te integreren, streeft de VUB-onderzoeksgroep ernaar de levensduur van de batterijen te verlengen, de veiligheid te verbeteren en de reis van laboratorium naar markt te versnellen. Dankzij het unieke zelfherstelbare bindmiddel die in het project wordt gebruikt, zijn hoge siliciumbelastingen van meer dan 60% met meer dan duizend laadcycli nu realistisch. Een nieuw type kathode heeft ook het kobaltgehalte verminderd. Het gebruik van ionische vloeistof in het elektrolyt verbetert ook aanzienlijk de veiligheid van de prototypebatterijen, die werden getest en goedgekeurd op basis van het typische gebruik van mobiele telefoons.

Meer info: https://mobi.research.vub.be/team