Houtelektrolyt voor batterijen van de nieuwe generatie zorgt voor een recordgeleiding

Moderne lithiumbatterijen gebruiken doorgaans een vloeibare elektrolyt om ionen tussen twee over te dragen

elektroden, maar wetenschappers bestuderen vaste stoffenalternatieven hebben een aantal opwindende mogelijkheden ontdekt. Onder hen bevinden zich de auteurs van de nieuwe studie, die uit hout gewonnen cellulose gebruikten als basis voor zo'n vast elektrolyt. Het is flinterdun en kan buigen en loskomen als reactie op de batterijcycli.

Wat is het nadeel van moderne batterijen?

Een van de nadelen van elektrolyten die worden gebruikt inModerne lithiumbatterijen zijn dat ze vluchtige vloeistoffen bevatten die bij kortsluiting brandgevaar opleveren. Vaste elektrolyten kunnen ondertussen worden gemaakt van niet-brandbare materialen, maken het apparaat minder gevoelig voor dendrietvorming en kunnen geheel nieuwe mogelijkheden openen voor de batterijarchitectuur.

Veel van de tot nu toe ontwikkelde solideDe elektrolyten zijn gemaakt van keramische materialen die zeer efficiënt zijn in het geleiden van ionen, maar vanwege hun kwetsbaarheid niet zo goed de lading dragen tijdens het laden en ontladen. Wetenschappers van Brown University en de University of Maryland waren op zoek naar een alternatief en gebruikten cellulose-nanofibrillen in hout als uitgangspunt.

Wat wetenschappers bieden

Deze polymeerbuizen van hout werden met elkaar verbondenmet koper om een ​​solide ionische geleider te creëren die een keramische geleidbaarheid heeft en 10 tot 100 keer beter is dan andere polymeer ionische geleiders. Volgens het team komt dit doordat de toevoeging van koper ruimte creëert tussen de cellulosepolymeerketens, waardoor ‘ionische supersnelwegen’ ontstaan, waardoor lithiumionen zich met een recordefficiëntie kunnen verplaatsen.

En aangezien het materiaal dun en flexibel is, hebben wetenschappersgeloven dat het beter bestand is tegen de spanningen die voortvloeien uit het cyclische gebruik van de batterij. Ze beweren ook dat het elektrochemische stabiliteit heeft om het gebruik van een lithiummetaalanode en hoogspanningskathoden mogelijk te maken, of kan fungeren als een bindmiddel voor superdikke kathoden in batterijen met een hoge dichtheid.

Bron: brown.edu, nature, newatlas

Illustraties: Danilo Alvesd

</ p>