Innovatie / Batterijen: het mirakel van de lithium-luchtaccu

Zouden ze eindelijk een manier gevonden hebben om elektriciteit op het niveau van benzine te brengen? Dat is in ieder geval wat we zouden kunnen afleiden uit het werk van Britse onderzoekers van de universiteit van Cambridge. Zij ontwikkelden in het laboratorium een lithium-luchtbatterij die een rijbereik van 600 kilometer zou bieden met één enkele laadbeurt. Genoeg om eindelijk echt te kunnen concurreren met onze auto’s op fossiel brandstoffen? Misschien.

Een tien keer hogere energiedichtheid

De onderzoekers maakten hun ontdekking bekend in het Amerikaanse wetenschappelijke tijdschrift Science. Voor dit nieuwe type accu gebruikten de onderzoekers een lithium-dizuurstofverbinding, die een veel hogere energiedichtheid biedt dan de huidige lithium-ion- of lithium-polymeeroplossingen en tot 2400 Wh/kg kan halen tegenover 200 Wh/kg voor een huidig lithium-ionsysteem. Ze zijn er ook in geslaagd om de batterij tot 200 keer op te laden, wat wijst op een theoretische levensduur van 120.000 kilometer. Er is nog één onbekende factor: de tijd en de manier om deze superbatterij op te laden.

Stabieler

Maar toch wordt er vooruitgang geboekt. En geen klein beetje. Want hoewel we het principe van de lithium-luchtbatterij al kenden, was nog niemand erin geslaagd om deze technologie, die leidt tot veel hevigere chemische reacties en dus veel minder stabiel is, onder controle te krijgen. Om de accu bruikbaar te maken hebben de onderzoekers dus een soort filters gebruikt om het geheel te stabiliseren met behulp van substanties die de chemische reactie bewust veranderen, alsook heel poreuze koolstofelektroden.

Vijf keer lichter en goedkoper

Nog een voordeel van deze lithium-air-batterijen: ze zouden vijf keer lichter zijn dan hun lithium-iontegenhangers en zelfs vijf keer goedkoper om te produceren, wat de prijs per kW zou terugbrengen tot ongeveer honderd euro in plaats van de huidige vijfhonderd euro. Op die manier zouden elektrische auto’s eindelijk betaalbaar worden, maar ook aanzienlijk lichter dan nu. Hoe veelbelovend deze vooruitgang ook is, er moeten nog heel wat aspecten geëvalueerd worden.

Ten vroegste over tien jaar

De onderzoekers zijn ook voorzichtig en kondigen aan dat we nog zeker tien jaar zullen moeten wachten voor er een operationele batterij geproduceerd kan worden. “Wat we gerealiseerd hebben, betekent een aanzienlijke stap vooruit voor deze technologie en zou de weg kunnen openen naar talrijke nieuwe onderzoeksdomeinen”, zo verklaarde professor Clare Grey, die betrokken is bij het project van de universiteit van Cambridge. Maar ze waarschuwt ook: “Nog niet alle problemen inherent aan deze chemie zijn opgelost, maar onze resultaten dragen op termijn ongetwijfeld bij tot de uitwerking van een batterij die goed kan functioneren”. Verder zou deze veelbelovende technologie ook toegepast kunnen worden buiten de automobielindustrie. Ze zou bijvoorbeeld ook gebruikt kunnen worden voor de smartphone, die dan niet meer elke dag opgeladen zou moeten worden. Dit alles echter wel op voorwaarde dat de wereldwijde lithiumvoorraden goed beheerd worden, want deze zijn per definitie ook beperkt.