Uitgelegd: hoe IIT-onderzoek de prestaties van lithium-ionbatterijen kan verbeteren

Onderzoekers van IIT Guwahati hebben een techniek ontwikkeld die een van de belangrijkste interne toestanden van een batterij nauwkeurig kan inschatten, bekend als SOC, een afkorting voor laadtoestand.

Onderzoekers hebben geprobeerd alternatieven of manieren te bedenken om lithium-ionbatterijen te verbeteren. (Representatieve afbeelding)

Onderzoekers van IIT Guwahati hebben een techniek ontwikkeld om de prestaties te verbeteren van oplaadbare lithium-ionbatterijen, die de meeste draagbare apparaten aandrijven die tegenwoordig worden gebruikt. Hun bevindingen werden vorige maand gepubliceerd in het tijdschrift IEEE Xplore.

Nieuwsbrief| Klik om de beste uitleg van de dag in je inbox te krijgen

Wat zijn lithium-ionbatterijen?

De Nobelprijs voor de Scheikunde 2019 is gezamenlijk toegekend aan Stanley Whittingham, John Goodenough en Akira Yoshino voor werk dat leidde tot de ontwikkeling van lithium-ionbatterijen , die onder andere worden gebruikt in de meeste mobiele telefoons, smartphones, tablets, laptops en powerbanks. De eerste commercieel levensvatbare Li-ion-batterij werd in 1985 gemaakt door Yoshino, die zich ontwikkelde op het werk van Whittingham en Goodenough. De Koninklijke Zweedse Academie van Wetenschappen merkt op dat de basis van de lithium-ionbatterij werd gelegd tijdens de oliecrisis van de jaren zeventig, rond die tijd begon Whittingham te werken aan het ontwikkelen van methoden die zouden kunnen leiden tot fossiele brandstofvrije energietechnologieën.

Tegenwoordig gebruiken de meeste elektrische voertuigen (EV) ook Li-ion-batterijen, maar bereiken langzaamaan hun theoretische limieten om ruwweg tot 300 wattuur per kilogram energie te kunnen leveren. Deze batterijen kunnen ook worden gebruikt om zonne- en windenergie op te slaan, wat betekent dat het bij wijdverbreid gebruik misschien zelfs mogelijk is om in een brandstofvrije samenleving te leven.

Toch zijn enkele van de nadelen van Li-ionbatterijen dat ze vatbaar zijn voor oververhitting en dat ze vatbaar zijn voor beschadiging bij hoge spanningen, omdat ze zijn gemaakt van ontvlambare en brandbare materialen. Dergelijke batterijen beginnen na verloop van tijd ook hun capaciteit te verliezen - een laptopbatterij die bijvoorbeeld een paar jaar wordt gebruikt, functioneert niet zo goed als een nieuwe.

Wat hebben de onderzoekers nu ontwikkeld?

Onderzoekers van IIT Guwahati hebben een techniek ontwikkeld die een van de belangrijkste interne toestanden van een batterij nauwkeurig kan inschatten, bekend als SOC, een afkorting voor laadtoestand. SOC geeft de resterende capaciteit van de batterij weer, dat wil zeggen hoeveel meer lading er aan de batterij kan worden onttrokken voordat deze volledig ontladen is. De kennis van de resterende capaciteit helpt om het capaciteitsgebruik van de batterij te optimaliseren, over- en onderladen van de batterij te voorkomen, de levensduur te verlengen, de kosten te verlagen en de veiligheid van de batterij en zijn omgeving te waarborgen, aldus een persbericht van IIT Guwahati.

Om de levensduur van een batterij te verbeteren en de capaciteit te optimaliseren, is het belangrijk om de verschillende toestanden nauwkeurig te voorspellen. Een van deze staten is de SOC, die tot nu toe moeilijk in te schatten is. Door hun werk hebben de onderzoekers een aanpak voorgesteld die overschatting vermijdt en daarom helpt bij het nemen van nauwkeurige metingen.

Zijn er alternatieven voor Li-ion batterijen?

Onderzoekers hebben geprobeerd met alternatieven of manieren te komen om deze batterijen te verbeteren. In 2019 ontwikkelde het Johns Hopkins Applied Physics Laboratory een Lithium-ion batterij die niet vlam vat.

Eerder in januari 2020 beweerden onderzoekers uit Australië dat ze 's werelds meest efficiënte lithium-zwavel (Li-S) batterij hadden ontwikkeld, die een smartphone vijf ononderbroken dagen van stroom kan voorzien - het equivalent van een elektrische auto die een afstand van meer dan 1.000 kilometer.

Hoewel de materialen die in de Li-S-batterijen worden gebruikt niet verschillen van die in Li-ion-batterijen, hebben de Australische onderzoekers het ontwerp van de zwavelkathodes (een soort elektrische geleider waardoor elektronen bewegen) opnieuw geconfigureerd om hogere spanningen op te vangen zonder een daling in totale capaciteit.

naruto uzumaki stemacteur japans

Li-S-batterijen worden over het algemeen beschouwd als de opvolgers van Li-ion-batterijen vanwege hun lagere productiekosten, energie-efficiëntie en verbeterde veiligheid. Hun productiekosten zijn lager omdat zwavel in overvloed beschikbaar is.

Toch zijn er enkele problemen geweest bij het commercialiseren van deze batterijen, voornamelijk vanwege hun korte levensduur en slechte onmiddellijke stroommogelijkheden.

Deel Het Met Je Vrienden: