Deze ontdekking is cruciaal voor de EV-batterij van de toekomst

In dit artikel:

Vastestofbatterijen, ook wel solid-state accu's genoemd, worden gezien als een doorbraak voor elektrisch rijden vanwege hun grotere actieradius en verhoogde veiligheid omdat ze geen brandbare vloeistoffen bevatten. Het grote probleem is echter dat deze batterijen snel defect raken. Dit komt doordat zich bij het opladen naaldachtige structuren, dendrieten, vormen in het lithiummetaal van de anode, wat kortsluiting veroorzaakt. Onbegrijpelijk was dat deze dendrieten ook ontstaan bij lage stroomsterktes, ondanks de verwachting dat dat niet zou gebeuren.

Onderzoek van Chinese wetenschappers, gepubliceerd in het tijdschrift Science, heeft dit mysterie deels opgelost. Ze ontdekten met geavanceerde elektronenmicroscopie dat het lithiummetaal in de anode last heeft van metaalmoeheid. Door het herhaaldelijk laden en ontladen zet het lithium uit en krimpt het weer, wat microscopische scheurtjes veroorzaakt op de grens tussen het lithium en de vaste elektrolyt. Deze scheurtjes vormen broedplaatsen waar dendrieten kunnen groeien.

Deze bevinding stelt batterijontwikkelaars in staat gerichter oplossingen te zoeken, bijvoorbeeld door het lithiummetaal te versterken met andere materialen of door laadmethoden te ontwikkelen die de mechanische spanningen verminderen. Dit kan de betrouwbaarheid en levensduur van vastestofbatterijen sterk verbeteren, wat een belangrijke stap is naar elektrische auto's met een bereik van meer dan duizend kilometer en oplaadtijden van minder dan vijftien minuten.

Grote autofabrikanten als Toyota, BYD en Stellantis, samen met batterijproducenten zoals CATL, LG en Samsung, werken aan de ontwikkeling van deze batterijen. Verwacht wordt dat ze binnen enkele jaren in eerste elektrische auto’s zullen verschijnen, maar massaproductie wordt pas vanaf circa 2030 verwacht.