Onderzoekers van Stanford hebben een oplaadbare batterij ontwikkeld die tot zesmaal meer energie bevat dan de huidige. Je telefoon eenmaal per week opladen? Op termijn wel, maar eerst zijn kleinere apparaatjes zoals sensoren aan de beurt.

rechargeable chlorine1500x1000 klDe nieuwe zogenoemde alkalimetaal-chlorine batterij die de onderzoekers hebben ontwikkeld, is veel krachtiger dan de lithium-ion-batterijen die nu op de markt zijn. Volgens scheikundehoogleraar Hongjie Dai en zijn promovendus Guanzhou Shu zijn ze daardoor een stuk dichterbij hun ultieme doel gekomen: een high-performance oplaadbare batterij die zorgt dat een smartphone een week lang meegaat en de actieradius van elektrische auto’s met een factor zes kan vergroten. Hun onderzoek, waarover Stanford News bericht, is verschenen in het tijdschrift Nature.

Schommelstoel
Een oplaadbare batterij werkt op basis van het heen-en-weer op elkaar reageren van chemische substanties, in dit geval sodiumchloride (NaCl2) of lithiumchloride (LiCl2) met chlorine. Wanneer elektronen van de ene kant van de oplaadbare batterij naar de andere kant trekken, zorgt het elektrisch opladen ervoor dat de stoffen weer naar hun oorspronkelijke staat terugkeren, klaar voor de volgende oplaadbeurt. Professor Dai legt het als volgt uit: “Vergelijk het met een schommelstoel. Hij kantelt naar de ene kant en schommelt weer terug zodra je hem onder stroom zet. Wat wij hebben gemaakt, is een stoel die extreem hoog kan schommelen, een ‘high-rocking rocking chair’.”

1200 Mah/gr
De onderzoekers waren in eerste instantie helemaal niet uit op dit resultaat. Zo probeerden de gewone batterij te verbeteren toen hun oplossing met de chloride-chlorinecombinatie heel goed oplaadbaar bleek. Een experimentele elektrode gemaakt van een speciale koolstof gaf de doorbraak. Hun batterij gaat op dit moment 200 oplaadcycli mee, maar dat kan volgens de onderzoekers nog vele malen beter. Maar waar ze het meest trots op zijn, is de hoeveelheid energie die de batterij kan opslaan: 1200 Mah (milliampère-uur) per gram positief elektrodemateriaal, “waar de gewone lithium-ion batterij niet verder komt dan 200 Mah. Onze batterij heeft minstens een zesmaal hogere capaciteit”, zegt promovendus Zhu.

saltwater dai2 Satellieten en gehoorapparaten
Volgens de Stanford-wetenschappers kan deze vinding worden gebruikt voor satellieten, sensoren of andere apparaten die om praktische redenen niet vaak kunnen worden opgeladen. Het huidige prototype zou nu geschikt zijn voor kleinere huishoudelijke apparaten zoals gehoorapparaten en afstandsbedieningen. Om telefoons en auto’s op te kunnen laden, moeten het aantal Mah’s en oplaadcycli echter nog wel een flink stuk omhoog, zeggen ze.


Boven: Led-lamp, gevoed door de alkalimetaal-chloridebatterij (foto: G. Zhu)
Onder: Hoogleraar Hongjie Dai (foto: L.A. Cicero)