Amerikaanse onderzoekers hebben een energieopslagsysteem ontwikkeld dat de eigenschappen combineert van een batterij en een supercondensator. Deze ’superbatterij‘ kan niet alleen grote hoeveelheden energie opslaan, zij kan die ook in korte tijd afgeven of opnemen. Supercondensatoren kunnen grote stromen aan, maar kunnen dat slechts korte tijd, omdat de tank snel vol of leeg is. Bij batterijen is het min of meer andersom. De meeste degraderen snel wanneer ze snel op- of ontladen, maar ze kunnen wel relatief veel energie opslaan.
Om snel te kunnen op- en ontladen, dienen de actieve materialen in een energieopslagsysteem als dunne film te zijn aangebracht. Een film heeft echter nauwelijks volume, wat nodig is voor een hoge opslagcapaciteit. Een voor de hand liggende oplossing is om dunne lagen in drie dimensies te ’vouwen‘ en dat is dan ook precies wat het team van de University of Illinois heeft gedaan.
De Amerikanen begonnen met de ruimte tussen strak op elkaar gestapelde polystyrene bolletjes van 0,5 of 1,8 micrometer op te vullen met nikkel. Door de bolletjes op te lossen of te verbranden, blijft er een poreuze structuur over. Alvorens daarop actieve materialen te deponeren, maakten de onderzoekers het poreuze maar continue ’geraamte‘ eerst nog wat dunner door te polijsten. Omdat ionen zich er makkelijk door kunnen bewegen, de actieve materialen in een dunne laag aanwezig zijn en er een goed geleidend metalen raamwerk is, presteert de resulterende structuur als superbatterij.
De materiaalwetenschappers pasten het concept toe op zowel lithiumion- (met de kleinere bolletjes) als op nikkelmetaalhydride batterijen (met de grotere). Het verschil zit hem slechts in welke actieve materialen worden gedeponeerd; het concept is dus universeel en ook op andere batterijtypen toepasbaar. Voor Li-ion- en NiMH-batterijen werden respectievelijk vierhonderd- en duizendvoudige op- en ontlaadsnelheden bereikt, vrijwel zonder op capaciteit te moeten inboeten. In de praktijk komt dat neer op accu‘s die in twee minuten tot negentig procent geladen kunnen worden. Dat is natuurlijk een aantrekkelijk vooruitzicht voor allerlei consumentenelektronica en elektrische voertuigen. De onderzoekers merken op dat het concept zich leent voor massafabricage.
