Je leest:

Comeback van de Edison-batterij

Comeback van de Edison-batterij

Auteur: | 4 juli 2012

Wetenschappers zijn er in geslaagd met nanotechnologie een ouderwetse nikkel-ijzer-batterij bijna 1000 keer sneller te maken. En daarmee krijgt deze batterij misschien wel een tweede leven nadat het in de vorige eeuw de concurrentiestrijd met andere oplaadbare batterijen verloor.

De ruim honderd jaar oude nikkel-ijzer-batterij wordt sinds de jaren ’70 bijna niet meer gebruikt vanwege relatief lange laadtijden. Desalnietemin namen wetenschappers van de Standford universiteit de techniek naar hun lab en begonnen er aan te sleutelen. Ze probeerden wat aan de laadtijd te doen en slaagden glorieus.

Het geheim zit hem in de structuur van de elektrodes. De originele batterij, ook wel Edison-batterij genoemd, heeft een elektrode van nikkel en een elektrode van ijzer. Door de beide elektrodes wordt vaak koolstof gemengd om de geleiding te verbeteren. De wetenschappers van Stanford maakten in hun nieuwe versie van de batterij echter geen gebruik van een willekeurige mix van koolstof en nikkel of ijzer, maar groeiden extreem kleine nanokristallen van ijzeroxide en nikkelhydroxide op respectievelijk grafeen en koolstofnanobuisjes.

De anode (links) maakt gebruik van kristallen van ijzeroxide (blauw) die zijn bevestigd op grafeen. De kathode (rechts) bestaat uit nikkel-hydroxide-kristallen (groen) die vastzitten op koolstofnanobuisjes. Elektronen worden in het paars aangegeven.
Stanford University/Hialiang Wang

Door de sterke binding die de nanokristallen met de koolstof geleiders aangaan kunnen elektronen razendsnel getransporteerd worden van en naar de kristallen, alwaar ze worden opgeslagen.

Supersnel laden

Het resultaat is dat een batterij in 2 minuten volledig opgeladen kan worden en al zijn energie binnen 30 seconden weer kan afgeven. Veel sneller dan bijvoorbeeld de nu veel gebruikte lithium-ion-batterijen waarvan de laadtijd vaak in de orde van uren ligt. De snelheid van de batterij zou hem geschikt maken voor gebruik in het stroomnet of in een elektrische auto. Vooral op momenten dat er veel energie gevraagd wordt, bijvoorbeeld bij het optrekken van een auto, zou de accu van pas komen. Ook kan er snel energie in worden opgeslagen, afkomstig van regeneratieve remsystemen.

Maar er zijn meer voordelen. Nikkel en ijzer zijn in overvloed aanwezig op aarde en relatief onschadelijk, aldus de makers.

Thomas Edison met een elektrische auto in 1913.

Verloren concurrentiestrijd

De wetenschappers lijken de weg vrij te maken voor een tweede leven van de nikkel-ijzer-batterij. Het was Thomas Edison die de batterij in 1901 patenteerde. De batterij werd geroemd om zijn robuustheid en duurzaamheid. Zo kan de batterij jaren meegaan zonder dat hij slijt en is hij bovendien goed bestand tegen overbelasting en kortsluiting.

Tot de jaren ‘20 werd de batterij gebruikt voor elektrische auto’s. Maar door verbeteringen aan concurrende batterijen, zoals de loodaccu, raakte de techniek langzaam uit beeld. Het werd nog tientallen jaren gebruikt voor noodstroomvoorzieningen van spoorwegen en mijnen, maar in de jaren ’70 verloor de nikkel-ijzer-technologie definitief de strijd met concurrerende technieken. Ze worden nu nog door een handvol bedrijven gemaakt en gebruikt om bijvoorbeeld overtollige energie van zonnepanelen op te slaan.

De Edison-batterij kan opnieuw zijn weg vinden naar elektrische auto’s.
Roel van der Heijden voor NEMO Kennislink

Een blije Edison

Een tweede leven voor de Edison-batterij? Dan zijn er nog wel wat verbeterpuntjes, zeggen de wetenschappers. Ze ontdekten dat na 800 keer op- en ontladen de capaciteit van de batterij 20 procent was gedaald. Op zich is dat vergelijkbaar met andere batterijen, maar met dergelijk hoog laadtempo kan een batterij snel uit vorm raken.

Verder benadrukken de wetenschappers dat de energiedichtheid van de batterij niet erg hoog is. Veel lager dan van lithium-ion-batterijen. De batterij is volgens de uitvinders daarom niet bedoeld ter vervanging van huidige batterijen maar kunnen ze prima functioneren naast een set trage batterijen met een grote capaciteit. Hailiang Wang, de hoofd-auteur van het onderzoeksartikel voegt nog toe: “Ik denk dat Edison blij was geweest als deze vooruitgang had kunnen meemaken.”

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 04 juli 2012

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.