Silicium kan aanzienlijk meer lithium bevatten dan het gewoonlijk bij Li-accu’s als anodemateriaal gebruikte grafiet. Het positieve gevolg: Li-accu’s met siliciumanodes kunnen in principe een bijna tien keer zo grote capaciteit hebben als conventionele accu’s met grafiet-anodes. Maar nu komt de grote MAAR,...
Silicium kan aanzienlijk meer lithium bevatten dan het gewoonlijk bij Li-accu’s als anodemateriaal gebruikte grafiet. Het positieve gevolg: Li-accu’s met siliciumanodes kunnen in principe een bijna tien keer zo grote capaciteit hebben als conventionele accu’s met grafiet-anodes. Maar nu komt de grote MAAR, die van de voordelen van siliciumanodes misschien weer een broodje-aapverhaal maakt: in principe klopt het wel, die hoge capaciteit, maar elke keer dat lithiumionen worden opgenomen en afgestaan bij het laden en ontladen, ontstaan er bij de siliciumanode enorme variaties in grootte (tot 400 %), en dat begint al na enkele laad/ontlaadcycli de structuur van de anode af te breken, waardoor de bruikbare capaciteit duidelijk afneemt. Een Si/Li-accu is dus niet zo gemakkelijk te maken. Omdat er zulke grote voordelen te behalen zijn, wordt er wel overal op de wereld gezocht naar verbeteringen.
Tot nu toe zijn er al verschillende voorstellen voor het stabiliseren van siliciumanodes gedaan, maar is nog geen werkwijze van het lab naar echte massaproductie gegroeid, ondanks de enorme economische voordelen die zo’n accu zou bieden. Maar de Noorse IFE beweert nu dat met de technologie die zij hebben ontwikkeld, het probleem is opgelost. Er zijn nog geen details bekend, maar het IFE heeft het over een stabiele siliciumanode die de capaciteit met een factor 3 tot 5 zou kunnen vergroten in vergelijking met conventionele accu’s met grafietanodes. Dat is wel niet zoveel als met silicium haalbaar zou kunnen zijn, maar het zou toch een doorbraak betekenen voor de elektromobiliteit, als we zulke accu’s in grote aantallen zouden kunnen fabriceren. Er is al patent aangevraagd voor deze manier van werken. ;-)
Maar zoals zo vaak het geval is, geldt ook hier: op laboratoriumschaal werkt de methode al goed met kleine accu’s. De Noorse onderzoeksraad ondersteunt de research in het kader van het FORNY2020-programma. De methode wordt nu verder getest met internationale industriepartners om te onderzoeken of productie op industriële schaal mogelijk is.
Het nieuwe anodemateriaal, dat SiliconX wordt genoemd, bestaat uit nanodeeltjes die gestructureerd zijn als een matrix van silicium en andere materialen. Die andere materialen verminderen de mogelijke capaciteit in vergelijking met zuiver silicium, maar zorgen wel voor voldoende stabiliteit en verhinderen de grote volumevariaties van de anode. Het zo bereikte compromis geeft nog steeds een sensationele verdrie- tot vervijfvoudiging van de capaciteit in vergelijking met grafiet.
Capaciteit vs. aantal cycli van verschillende anodes. Afbeelding: IFE.
Capaciteit vs. aantal cycli:
