Nieuwe kathode verbetert lithium-ion batterijen

Lage kosten en duurzaamheid

De nieuwe kathode, gemaakt van ijzerchloride (FeCl3), kost slechts 1-2% van de prijs van huidige materialen. Dit materiaal biedt dezelfde energieopslagcapaciteit en verlaagt de productiekosten van LIB’s drastisch. Kathodes spelen een cruciale rol in de prestaties, levensduur en betaalbaarheid van batterijen. “Mensen zochten lang naar een goedkoper, duurzamer alternatief voor bestaande kathodes. Ik denk dat wij dit hebben gevonden,” aldus Chen.

Lithium-ion batterijen: Een onmisbare technologie

LIB’s werden in de jaren 90 voor het eerst commercieel toegepast door Sony en hebben sindsdien technologieën zoals smartphones aangedreven. Tegenwoordig worden ze gebruikt in elektrische voertuigen, die gevoelig zijn voor de hoge kosten van LIB’s. Momenteel maken batterijen ongeveer 50% uit van de totale kosten van een EV.

Een betere batterij bouwen

LIB’s bevatten dure metalen zoals kobalt en nikkel, wat de productie duur maakt. Bovendien gebruiken ze vloeibare elektrolyten, die lekkages en brandrisico's met zich meebrengen. Chen’s team werkt aan een volledig vaste-stof batterij met een ijzerchloride kathode. Deze batterij biedt meer veiligheid, hogere efficiëntie en een langere levensduur. Dankzij een solide elektrolyt en een lithium metalen anode kunnen de kosten met 30-40% worden verlaagd.

Voordelen van de nieuwe kathode

De nieuwe kathode gebruikt alleen overvloedige elementen zoals ijzer en chloor, wat de afhankelijkheid van dure, zeldzame metalen vermindert. Dit draagt bij aan een stabielere toeleveringsketen. De FeCl3-kathode presteert beter dan populaire alternatieven, zoals lithiumijzerfosfaat (LiFePO4). Het biedt een hogere operationele spanning, wat gelijk staat aan een krachtigere energievoorziening.

Toekomstperspectieven

Hoewel deze technologie nog in ontwikkeling is, verwacht Chen dat ze binnen vijf jaar commercieel beschikbaar kan zijn voor EV’s. Het team blijft werken aan de optimalisatie en grootschalige toepassing van de technologie. “We willen de materialen perfectioneren en begrijpen hoe ze werken. Maar we staan open voor commerciële samenwerking,” zegt Chen.

Het onderzoek werd geleid door Chen en postdoc Zhantao Liu, met steun van collega’s van onder andere Oak Ridge National Laboratory en de Universiteit van Houston.

Een innovatie voor batterijen en energietransitie

De introductie van een betaalbare en efficiënte kathode kan de EV-markt transformeren en bijdragen aan een duurzamere toekomst. Dit is niet alleen een stap vooruit voor batterijen, maar ook voor de wereldwijde energietransitie.

Meer over elektrische auto's

Bron: Georgia Tech