Niet alle cellen in een lithiumbatterij zijn even robuust. Door iedere cel een eigen oplaadmethode te geven, gaat een accu minstens 20 procent langer mee.

De verkoop van elektrische auto’s is flink gestegen. Vanaf 2035 is de verkoop van benzine- en dieselauto’s in de Europese Unie verboden. Toch maken sceptici zich zorgen over de levensduur van elektrische wagens. Want hoe vaker je de accu van zo’n auto oplaadt, hoe lager de capaciteit daarvan wordt. Vooral door snelladen gaan batterijprestaties rap achteruit. Dat temperatuur in de batterij wordt dan namelijk erg hoog. Onderzoekers van de Stanford Universiteit (VS) hebben nu een slimme oplaadmethode bedacht waardoor lithiumaccu’s flink langer meegaan.

Lees ook:

• Accu elektrische auto verwarmt zichzelf
• Elektrische auto opladen terwijl je over deze weg rijdt
• Nobelprijs scheikunde naar lithium-ion-accu

Model herkent probleemcellen

Iedere batterij heeft een paar cellen die eerder het loodje leggen dan de rest. Deze zwakke schakels ontstaan bijvoorbeeld door imperfecties tijdens de productie. Bovendien worden cellen op bepaalde plekken in de batterij veel heter, waardoor ze sneller aftakelen. Dit soort kwetsbare onderdelen halen de levensduur van de hele batterij omlaag. Dat is zonde, want de gemiddelde levensduur van cellen is eigenlijk langer dan die van de gehele accu.  

De Amerikaanse onderzoekers hebben nu een computermodel gemaakt dat het batterijgebruik simuleert. Het model visualiseert daarbij ook welke fysieke en chemische veranderingen plaatsvinden in het leven van zo’n accu. Het voorspelt bijvoorbeeld de groeisnelheid van een laag met afgebroken elektrolyten op de positieve elektrode. Zo brengen ze de probleemcellen in kaart.

Niet alleen voor auto’s

Door extra aandacht te besteden aan die zwakke cellen, is de leeftijd van de batterij op te rekken. Normaliter krijgt iedere cel in een accu bij het opladen dezelfde hoeveelheid stroom. Maar de Stanford-onderzoekers willen iedere cel een eigen oplaadmethode geven. Zwakke cellen laden bijvoorbeeld iets minder snel op, waardoor ze minder hitte te verduren krijgen en het langer volhouden.

Volgens het computermodel verlengt dit de levensduur van de gehele batterij met minstens 20 procent. Aan dit slimme opladen kleeft wel een nadeel: het volledig laden van de accu zal iets langer duren. Deze extra tijd hangt af van de batterijconditie. Die slimme batterij bestaat nu alleen nog op papier, maar kan volgens de onderzoekers makkelijk worden toegepast in al bestaande accuhardware. Slim opladen is het niet alleen handig voor elektrische auto’s. Ook voor de ontwikkeling van elektrische vliegtuigen en de opslag van groene energie is het nuttig.

Bronnen: Stanford, New Atlas, IEEE

Beeld: Nerijus jakimavičius/Pixabay

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!