Onderzoekers van het Amerikaanse Argonne National Laboratory zijn erin geslaagd om aan te tonen, welke chemische processen bepalend zijn voor de houdbaarheid en stabiliteit van lithiumaccu’s. Het blijkt dat die vooral worden bepaald door wat er gebeurt in een microscopisch dunne laag: het grensvlak tussen het vloeibare elektrolyt en de elektrode in het inwendige van de accu, de zogenaamde SEI (Solid-Electrolyte Interphase).

Bij het opladen van een lithiumaccu ontstaat door de elektrochemische reactie van fluorwaterstof de verbinding lithiumfluoride, die het „vermogen“ van een accu sterk beïnvloedt. Volgens de onderzoeksresultaten ontstaat er lithiumfluoride bij de elektrode die uit metaal, grafeen of grafiet bestaat. Daarom is de keuze van de materialen erg belangrijk, want die bepaalt de soort en kracht van de chemische reacties. Hoe groter de concentratie aan fluorwaterstof, hoe sterker de productie van storende zouten in de vochtige omgeving. Men is hier achter gekomen door de concentratie van fluorwaterstof in de accu consequent te bewaken. De meetresultaten laten zien dat die erg relevant is voor de levensduur van de accu.

Verbeterde lithiumaccu’s

Al vanaf het eerste onderzoek naar lithium-ion-accu’s aan de TU München, in de jaren zeventig, is geprobeerd om de gebeurtenissen in de SEI en de samenstelling van deze slechts 1 µm dikke laag te verklaren, omdat die bepalend zijn voor de elektrische prestaties en de technische gegevens van zulke accu’s. Pas nu we beschikken over meer diepgaande kennis van deze processen kunnen we lithiumaccu’s systematisch gaan optimaliseren in plaats van af te gaan op vermoedens en toevallige ontdekkingen. De eerste toepassingen van deze kennis worden op dit moment geïmplementeerd door accufabrikanten.

Meer details zijn te vinden in het persbericht van Argonne met de titel Battery’s hidden layer revealed.