Snel opladen Li-ion batterij niet slechter, maar juist beter

De manier waarop die structuurverandering optreedt, beïnvloedt belangrijke eigenschappen van batterijen: hoe snel ze opladen, in welke mate ze zijn op te laden en hoe vaak. Maar hoe die veranderingen optreden, op het niveau van individuele submicron deeltjes in echte, werkende batterijen, was tot dus verre niet goed vast te stellen.

Synchrotron Röntgenstraling

De onderzoekers het Reactor Instituut Delft (RID) zijn er, onder leiding van Marnix Wagemaker, in geslaagd om de fase-transitie van individuele elektrode-deeltjes waar te nemen terwijl de batterij in werking was. Dit lukte met behulp van een zeer kleine bundel röntgenstraling (ongeveer 200 nanometer), geleverd door de grootste synchrotron in Europa (ESRF in Grenoble). Een van de opmerkelijkste bevindingen daarbij is dat de structuurveranderingen geleidelijker en gemakkelijker verlopen tijdens zeer snel opladen dan tijdens langzaam opladen. Dit impliceert dat de elektrode-materialen beter zullen presteren en meer oplaadcyli zullen doorstaan als ze sneller worden opgeladen. Ook werd duidelijk dat bij opladen veel meer deeltjes actief zijn dan werd aangenomen; dat maakt de kans op schadelijke lokale 'hotspots' lager.

Enorme efficiency-winst

De nieuwe inzichten zijn vrij direct praktisch toepasbaar, denkt Wagemaker. ‘Eigenlijk is het een kant-en-klaar recept voor de producenten van batterijen om hun product te verbeteren. Ook al zou dat maar een paar procent verbetering betekenen, dan levert dit wereldwijd gezien toch al een enorme efficiency-winst op.’