16/10/2020
Door Ad Spijkers
De Universität Duisburg-Essen (UDE) heeft een nieuw anodemateriaal voor lithium-ionbatterijen ontwikkeld dat leidt tot krachtigere apparaten voor de opslag van energie.
Tot nu toe wordt in lithium-ionbatterijen grafiet gebruikt als anodemateriaal, maar de capaciteit en het vermogen om snel op te laden hebben grotendeels hun grenzen bereikt. UDE en Evonik hebben in de synthesefabrieken van het NanoEnergieTechnikZentrum (NETZ) op de campus in Duisburg een veelbelovend alternatief geproduceerd. De composiet van koolstof en silicium heeft een veel hogere capaciteit bij hetzelfde volume en is langdurig stabiel en snel op te laden. Het materiaal bereikt gemakkelijk de capaciteit van 1,5 Ah / g die deskundigen graag willen.
Naar industriële schaal
Nu moeten de reeds in het laboratorium gevestigde fabricage- en verwerkingsprocessen worden overgebracht naar de aanzienlijk grotere dimensies van industriële productie. De onderzoekers werken daar aan; het gaat om optimale procestechnologie, deeltjeskarakterisering en de constructie van systemen in de juiste maat en vorm op basis van modelsimulaties. Ook de volgende stap, waarbij de geproduceerde deeltjes worden verwerkt tot pasta's en als anodemateriaal op koperfolie worden geprint, wordt zorgvuldig onderzocht.
Evonik gebruikt de stromingsmodellen en de experimenten van de UDE-experts voor zijn eigen proeffabriek op industriële schaal. Het eerste doel van het bedrijf is, te zorgen voor de juiste samenstelling en vorm van de deeltjes op industriële schaal. Deonderneming kan zijn klanten dan oplossingen op maat aanbieden.
Het nieuwe materiaal is al getest in de laboratoria van het Centrum voor Nano-integratie (CENIDE) van. Het Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) subsidieert de universiteit om het fabricageproces in een gezamenlijk project met Evonik verder te ontwikkelen en op industriële schaal over te dragen. De nieuwe anode moet uiterlijk in 2023 klaar zijn voor de markt.
Foto: Universität Duisburg-Essen / Dr. Hans Orthner