Wetenschappers stellen een chemische benadering voor om de degradatie van batterijen in smartphones, laptops en elektrische voertuigen te vertragen en de capaciteit te behouden.
© A. Krivonosov
De levensduur van batterijen in smartphones, laptops en elektrische voertuigen kan aanzienlijk verbeteren zonder dure of exotische technologieën. Wetenschappers hebben een relatief eenvoudige chemische benadering voorgesteld die de degradatie van lithium-ionbatterijen kan vertragen en hun capaciteit langer kan behouden.
Het belangrijkste probleem met deze batterijen is bekend: bij elke laad- en ontlaadcyclus gaan de interne materialen geleidelijk achteruit. In een klassiek lithium-ioncelontwerp bevindt zich een anode, een kathode en een elektrolyt waar lithiumionen doorheen bewegen. Tijdens de eerste cycli vormt zich een beschermende laag op de anode, wat de werking van de batterij stabiliseert en verdere afbraak van de elektrolyt voorkomt—een al lang bestudeerd en gunstig proces.
De kathode vormt een complexere uitdaging. Onder hoge spanningen en langdurige belasting blijft de elektrolyt ongewenste reacties aangaan, waardoor de beschermende laag onstabiel wordt. Dit versnelt de slijtage van de batterij en leidt tot capaciteitsverlies, vooral in krachtige apparaten en elektrische voertuigen.
De oplossing die onderzoekers benadrukken, vereist geen radicale herziening van de batterijconstructie. In plaats daarvan gaat het om het toevoegen van speciale chemische componenten rechtstreeks aan de elektrolyt. Deze additieven reageren eerst met het kathodeoppervlak en vormen een stabielere beschermingsfilm die bijreacties vermindert en materiaalafbraak vertraagt.
Experimenten tonen aan dat zelfs goedkope, bekende chemische verbindingen het aantal operationele cycli dat een batterij aankan, aanzienlijk kunnen verhogen. Belangrijk is dat deze aanpak geen zeldzame materialen of complexe productieprocessen vereist—het is compatibel met bestaande technologieën.
Wetenschappers geloven dat deze optimalisatie vooral cruciaal is voor elektrische voertuigen en draagbare elektronica, waar de levensduur van de batterij direct invloed heeft op de eigendomskosten en de levensduur van het apparaat. Hoewel de methode nog in de onderzoeksfase is, wordt deze al gezien als een van de meest veelbelovende richtingen voor de voortgang van lithium-ionbatterijtechnologie.