Waterbatterij vormt oplossing voor ontploffende gadgets

Onderzoekers van de universiteit van Maryland hebben een batterij ontworpen die niet zomaar ontploft. De accu maakt gebruik van water, waardoor hij brandveilig is. Soortgelijke batterijen werden eerder al gemaakt, maar deze accu heeft een capaciteit die klassieke lithium-ionbatterijen kan evenaren.

Ontvlambaar

De batterij in je smartphone, laptop en zowat alle technologiegadgets is een lithium-ionaccu. Deze batterijen bestaan uit twee elektrodes met daartussen een elektrolyt waardoor ionen bewegen. Het elektrolyt wordt doorgaans gemaakt van organische chemicaliën die eenvoudig ontvlammen. Door water te gebruiken, los je dat probleem op.

Water heeft echter een belangrijk nadeel: de vloeistof is niet erg reactief. Tot nu toe waren waterbatterijen dan ook verre van krachtig. In een eerdere studie slaagde het team van Chunsheng Wang er in om een elektrolyt van water te maken dat 3 volt kon genereren. Het elektrolyt was veilig, maar één van de elektrodes in de batterij degradeerde jammer genoeg erg snel. Je kon dan ook slechts 200 Wh/kg stockeren. Ter vergelijking: Lithium-ionbatterijen kunnen 400 Wh/kg bevatten.

Bescherming

Bij een klassieke accu worden de elektrodes beschermd doordat het elektrolyt een vast materiaal afzet op de elektrodes. De coating zorgt voor een bescherming en voorkomt dat één van de elektrodes snel degradeert. Hierdoor kan je veel energie opslaan in de accu’s.

Elektrolyten op basis van water zorgen niet voor zo’n bescherming. Wanneer je water afbreekt, krijg je immers geen chemicaliën die een vaste laag vormen. Een manier vinden om de veiligheid van water te combineren met de coating van ontvlambare chemicaliën was dan ook het hoofddoel van het onderzoeksteam. Het team voegde een hoge concentratie zout toe aan hun elektrolyt, waardoor de vloeistof wel voor een coating zorgde en de batterij meer energie kon opslaan.

De accu van het team heeft nog één belangrijk nadeel dat voorkomt dat je de batterij in de winkel kan kopen. De technologie werkt slechts voor zo’n 70 ontlaadcycli, terwijl batterijbedrijven accu’s willen die minstens 500 cycli meegaan. “De volgende stap is om een grotere levensduur te bekomen,” zegt Chongyin Yang, één van de onderzoekers. “We willen de technologie in de richting van een echte applicatie duwen en de markt betreden.”