Rijden we straks langere afstanden met elektrische wagens waardoor die eindelijk hun weg gaan vinden naar het bredere publiek? Imec denkt van wel. Het Leuvense onderzoeks- en innovatiebedrijf in nano-elektronica, energie en digitale technologie kondigt een belangrijke doorbraak aan op het vlak van batterijen.

Onderzoekers van Imec ontwikkelden nieuw nanomateriaal voor lithium-ionbatterijen en pasten het toe in een batterijcel. Die cel scoort beter dan andere vastestofbatterijen. Deze batterijen zijn nog niet zo goed als de huidige li-ionbatterijen met vloeibaar elektrolyt maar zullen die in de toekomst overtroeven. Zodanig dat we straks de helft meer afstand kunnen rijden met een elektrische wagen. De resultaten werden voorgesteld in Berlijn.

Dat elektrische auto’s maar niet doorbreken, is een gevolg van de beperkte actieradius en lange oplaadtijd. De wagens rijden met natte li-ionbatterijen: het  elektrolyt in de batterij is een vloeistof. Dat elektrolyt is het hart van de batterijen: het zorgt voor het transport van de li-ionen tussen de twee polen. De onderzoekswereld werkt aan een nieuw type batterijen op basis van een vast elektrolyt. Zulke batterijen beloven meer energie voor hetzelfde volume, meer betrouwbaarheid en hogere levensduur en oplaadsnelheid.

Prototype

De vastestofbatterijen waren tot dusver geen succes. De geleidbaarheid van het elektrolyt was veel te laag waardoor alleen heel dunne batterijen voor sensoren tot de mogelijkheden behoorden. Het nieuwe vaste elektrolyt dat Imec ontwikkelde, brengt daar verandering in. Met een hogere energiedichtheid (200 Wh/liter) en een hogere laadsnelheid (0,5C of twee uur) scoort de prototypebatterij met het nieuwe elektrolyt aanzienlijk beter.

Als alles volgens plan verloopt, zal het met de nieuwe technologie mogelijk zijn om tegen eind dit jaar zelfs de meeste vloeibare li-ionbatterijen te evenaren en ze de jaren nadien te overtreffen. “We werken met materiaal dat wordt aangebracht als vloeistof en pas achteraf in vaste stof wordt omgezet”, zegt Philippe Vereecken, hoofdonderzoeker en programmaleider bij Imec.

“Dat heeft als grote voordeel dat fabrikanten hun productieproces niet drastisch moeten gaan veranderen als ze dit nieuw soort batterijen willen gaan maken. Ons uiteindelijke doel is om elektrolyten te ontwikkelen met een geleidbaarheid die tien keer beter is dan de huidige vloeibare varianten.”

Imec voert dit onderzoek samen met materiaalleveranciers en batterijfabrikanten en lanceerde een innovatieprogramma.