Waterig elektrolyt maakt lithiumionbatterij onbrandbaar

Het aan de grond houden van een complete Boeing 787-vloot in 2013 en de problemen met de Samsung Galaxy Note 7 in 2016 illustreerden de kostbare achilleshiel van lithiumionbatterijen: ze kunnen in brand vliegen. Wie dat risico echt niet wil nemen, kon tot nu toe niet anders dan een ander – minder efficiënt – type batterij kiezen. Onderzoekers van het U.S. Army Research Laboratory en de University of Maryland hebben nu echter een lithiumionbatterij ontwikkeld die een zoutoplossing als elektrolyt gebruikt en zodoende inherent veilig is.

Water als elektrolyt is normaal gesproken geen optie, omdat het de kathode aantast. De Amerikanen weten deze degradatie at te voorkomen met een coating van een speciaal ontwikkelde gel. Bij de eerste keer opladen vormt zich een stabiele dunne laag (de zogenaamde interphase) op de elektrode, die hem daarna permanent beschermt. Zodoende kunnen voor lithiumion optimale kathodematerialen als grafiet of lithiummetaal worden gebruikt in combinatie met water.

De beide onderzoeksgroepen presenteerden het principe al in 2015, maar kwamen toen niet verder dan een spanning van drie volt. Dat is te weinig voor de meeste apparaten. Met een nieuwe versie van de gel bereikten zij de vier volt, wat wel voldoende is voor veel toepassingen. Wat betreft energiedichtheid ontloopt de waterige batterij zijn ‘gevaarlijke’ equivalent niet veel, maar hij gaat tien keer minder lang mee. De onderzoekers denken de levensduur nog aanzienlijk te kunnen verbeteren.