Accu laadt sneller op door warmte

Een van de grote nadelen van een elektrische auto is dat je vroeg of laat altijd weer een laadpaal moet vinden en moet opladen. En dat gaat nou eenmaal niet zo snel als je tank volgooien met benzine. Daar willen Amerikaanse onderzoekers van de Pennsylvania State University verandering in brengen. Zij ontwikkelden een nieuwe manier om een accu snel te laden zodat er na tien minuten laden alweer genoeg energie in zit om tweehonderd kilometer te rijden.

Niet snel genoeg

Voor de basis van hun nieuwe accu gebruikten hoogleraar mechanische, chemische en materiële wetenschappen Chao-Yang Wang en zijn collega’s gewoon bestaande accu’s. Deze werken al heel aardig, maar ze laden nog niet snel genoeg op. Dat heeft te maken met de reacties in de accu. Tijdens het opladen draai je namelijk de reactie in de accu om, en stromen de geladen lithiumdeeltjes terug naar hun oorspronkelijke plek. In theorie kun je simpelweg meer stroom toevoegen om deze reactie sneller te laten verlopen, maar in de praktijk kost de reactie zoveel moeite dat er bij een te hoge stroom verstoppingen ontstaan. “Bij een te hoge stroom kunnen de geladen lithium-ionen in de accu niet netjes landen aan de negatieve pool en je krijgt zogenoemde lithiumdendrieten (ketens van lithium, red.)”, legt Wang uit. “Dat is niet alleen slecht voor de levensduur van de accu, maar kan ook gevaarlijk zijn.”

Om dit probleem te omzeilen zochten de onderzoekers naar manieren om de oplaadreactie sneller te laten verlopen. Het antwoord bleek eigenlijk heel simpel: warmte. “Over het algemeen verlopen alle reacties sneller als je ze opwarmt”, vertelt Wang. “Dus we hebben minuscule folies van nikkel in de accu gestopt die het systeem binnen dertig seconden kunnen verwarmen van kamertemperatuur naar ongeveer zestig graden.”

Twijfels

De hogere temperaturen bleken tegen de verwachtingen in ook niet schadelijk voor de levensduur van de accu. “Het is gelukt om de accu 2500 keer op te laden en weer te ontladen zonder grote problemen”, zegt Wang. “In het echte leven zou je daar meer dan 800 duizend kilometer mee kunnen rijden.”

Of deze techniek ooit echt in auto’s gebruikt gaat worden is nog maar de vraag. Wang en zijn collega’s lijken overtuigd, maar hoogleraar katalyse en energiematerialen Petra de Jongh van de Universiteit Utrecht ziet het nog niet zo snel gebeuren: “Het opwarmen en koelen van zo’n accu in je auto kost volgens mij energie die je liever niet wil verspillen.”

Vooral het koelen is volgens de hoogleraar een pijnpunt: “Het opwarmen en opladen duurt dan maar tien minuten, maar daarna moeten de onderzoekers wel tien minuten tot een half uur wachten tot de accu weer afgekoeld is. En dat is dan nog in het lab, onder de motorkap van een auto is het doorgaans een stuk warmer”, aldus De Jongh.

Desondanks benadrukt De Jongh wel dat de reactie op zich erg interessant is: “Je verwacht dat bij hogere temperaturen ook de ongewenste vorming van lithiumdendrieten sneller gaat, dus het is zeker interessant dat dat niet lijkt te gebeuren. Wellicht kunnen we hier op een andere manier gebruik van maken.” Ondanks de kritiek blijft Wang positief: “Natuurlijk kunnen we het systeem nog optimaliseren, maar daarom hebben we ook veel gesprekken met autofabrikanten. Wie weet wat we samen met hen nog kunnen ontwikkelen.”