Paul op den Brouw, NOST Tokyo
Origineel gepubliceerd op de site van Agentschap NL.
Samenvatting
De onderzoekgroep van Hye Ryung Byon van het Japanse onderzoeksinstituut RIKEN heeft een prototype van een betere lithium batterij ontwikkeld.
Details
Onderzoekers, Hye Ryung Byon, Yu Zhao en Lina Wang, van het Japanse onderzoeksinstituut RIKEN hebben een prototype van een nieuwe betere lithium batterij ontwikkeld. De onderzoekers behoren tot de RIKEN Byon Initiative Research unit.(1) Zij beschikken nu over een lithium-jodium batterijsysteem dat een tweemaal hogere energiedichtheid heeft dan normale lithium-ion batterijen.
De groep wil de lithium batterijtechnologie verbeteren. Zij vervingen het organische elektrolyt dat normaal in lithium-ion batterijen wordt gebruikt door een waterig systeem. Waterige systemen hebben het voordeel dat de kans op ontbranding en vuurontwikkeling sterk verminderd wordt. Bovendien heeft water een hoge ionische geleidbaarheid. De onderzoekers probeerden daarom een kathode op waterbasis te maken waarin de reductie- en oxidatiereacties sneller verlopen. Daarvoor moest een chemische stof geselecteerd worden die goed oplosbaar is en in een nauwkeurig voltagebereik de redox reactie ondergaat om elektrolyse van water te voorkomen. Jodium bleek aan de eisen te voldoen. Het trijodide en jodide ion vormen een uitstekend paar voor een snelle elektrochemische redox reactie in water (zie figuur 1).
Fig. 1. Opbouw van de lithium-jodium batterij.
De kathode op waterbasis levert door de goede oplosbaarheid van het trijodide-jodie ionenpaar een batterijsysteem op met een tweemaal zo hoge energiedichtheid. Bovendien bleek dat deze batterij honderden keren ontladen en weer opgeladen kon worden zonder dat de kathode collector enige corrosie vertoont.
Byons groep is nu van plan een driedimensionale kathodecollector te ontwikkelen die het proces van opladen en ontladen kan versnellen. De redoxreactie is afhankelijk van de snelheid waarmee de ionen diffunderen in het elektrolyt en bepaalt daardoor de snelheid van laden en ontladen. Ook zoeken zij naar mogelijkheden om de energiedichtheid verder op te voeren door een ‘stromende’ elektrode te ontwikkelen. Hiervoor is een reservoir nodig met een waterige jodideoplossing.
Het resultaat is een batterij zonder zware metalen, die mogelijk geschikt is voor elektrische auto’s. Byons groep onderzoekt nog verschillende andere lithiumbatterijsystemen.
Bron
- Byon Initiative Research Unit, RIKEN 4 juli 2013.
