Sébastien Moitzheim, NOST Tokyo
Origineel gepubliceerd op de site van Agentschap NL.
Samenvatting
Het Japanse NEC heeft een mangaan lithium-ion batterij ontwikkeld die een hoger voltage kan leveren. Door het gebruik van een nieuwe soort elektrolyt in combinatie met een speciaal ontwikkelde anode, heeft NEC het voltage van de batterij weten te verhogen, waardoor de energiedichtheid met dertig procent is vergroot naar 150-200Wh/kg. Dit maakt het mogelijk om de batterij lichter te maken vergeleken met conventionele lithium-ion batterijen. Een mogelijke toepassing is elektrische voertuigen waar het gewicht en de energiedichtheid nog een belangrijke rol spelen om de actieradius te vergroten. Dit is een van de grootste uitdagingen bij de ontwikkeling van dit soort voertuigen.
Details
Om te kunnen voldoen aan de vraag van de industrie om batterijen te ontwikkelen die een grotere opslagcapaciteit hebben, doet het Japanse NEC onderzoek om de huidige anode van lithium-ion batterijen te verbeteren. Normaal gesproken wordt hiervoor lithium mangaanoxide, LiMn2O4, gebruikt dat een voltage kan leveren van 3,8V. Maar door een deel van het mangaan met nikkel te substitueren, levert lithium-nikkel-mangaanoxide, Li(Ni0,5Mn1,5)O4, een voltage van 4,5V.
Om dit hogere voltage te kunnen realiseren, moest ook gezocht worden naar een elektrolyt die bij deze voltages niet oxideert, wat belangrijk is voor het langdurig gebruik en de veiligheid. NEC heeft voor de elektrolyt een gefluorideerd fosfaat ester gekozen zoals tris(2,2,2-trifluoroethyl)fosfaat, dat beter bestand is tegen oxidatie. Hierdoor kan het hogere voltage effectief gebruikt worden. Hiermee is de energiedichtheid met dertig procent verhoogd naar 150-200Wh/kg.
Daarnaast is de batterij getest op langdurig gebruik en het blijkt dat tachtig procent van de initiële energiedichtheid bewaard blijft na vijfhonderd keer opladen en ontladen op kamertemperatuur. Bij een temperatuur van vijfenveertig graden Celsius, claimt NEC dat zestig procent van de initiële energiedichtheid bewaard blijft na vijfhonderd keer opladen en ontladen, wat overeenkomt met andere bestaande lithium-ion batterijen. Ook wordt door het gebruik van de nieuwe elektrolyt gasproductie tegengegaan. Vergeleken met conventionele lithium-ion batterijen is de zwelverhouding tien procent vergeleken met honderd procent voor de conventionele batterij.
NEC zal doorgaan met het onderzoek om batterijen een grotere energiedichtheid, levensduur en veiligheid te geven waardoor ze gebruikt kunnen worden voor de volgende generatie elektrische voertuigen en stationaire energieopslag.
Figuur 1. Het prototype van de lithium-ion batterij die een 4,5V kan leveren.
Bronnen
- Nieuwsbericht Nikkei: “NEC Boosts Energy Density of Li-ion Battery by 30%”, 10 oktober 2012.
- Abstract van de presentatie van NEC tijdens de Pacific RIM Meeting 2012.
- Persbericht NEC: “NEC Develops High Voltage, Long Life Manganese Lithium-Ion Battery”, 9 oktober 2012
