Slimme en zelfreparerende batterijen (video)

Een batterij die zichzelf op een slimme manier kan beschermen tegen oververhitting? En zichzelf ook kan repareren bij beschadigingen? Onderzoekers van de universiteit van Illinois hebben samen met het Argonne nationale laboratorium van het Amerikaanse Department of Energy manieren ontdekt om slimmere batterijen te ontwerpen.

"Dit helpt elektronische apparaten om het dagelijks gebruik te overleven - zowel de langetermijnschade van het steeds opnieuw opladen als de onvermijdelijke fysieke beschadigingen van alledaags gebruik," aldus Jeff Moore, een wetenschapper die meewerkte aan het project.

Verlies aan elektrische geleiding

Volgens wetenschappers verliezen batterijen hun vermogen door een verlies aan elektrische geleiding. Over wat hier precies aan ten grondslag ligt bestaan verschillende theorieën. Zo ligt het wellicht aan chemicaliën die zich ophopen op de elektrodes, of de elektrodes zelf die zich terugtrekken. Ook kan het veroorzaakt worden door kleine scheurtjes die ontstaan in materialen die gedwongen zijn om steeds uit te zetten en in te krimpen bij opladen en gebruik van een batterij.

Hoe het ook zij, het team wilde iets doen aan het verlies van de elektrische geleiding. Het idee is om gebruik te maken van minuscule ‘monteurs' die in de batterij verwerkt zitten. Dit zijn kleine microbolletjes, elk nog kleiner dan een enkele rode bloedcel. In deze superkleine capsules zit vloeibaar metaal wat vrijkomt wanneer er een beschadiging wordt opgemerkt. Het metaal vult de gaten op in het circuit en geleiding is weer mogelijk.

Bescherming tegen verschillende rampscenarios

Zo'n batterij kan werken met verschillende capsules, die elk aangestuurd worden wanneer er zich specifieke gebeurtenissen voordoen. Zo kan capsule A reageren bij fysieke schade en capsule B bijvoorbeeld optreden wanneer er oververhitting van de batterij dreigt.

Snelle microcapsules

Microcapsules worden al op grote schaal vervaardigd sinds de jaren '50 van de vorige eeuw. Ze worden onder andere gebruikt in de bekende ‘krab en ruik'-stickers die een parfum vrijgeven als je over het oppervlak wrijft of krabt.

Volgens Moore kunnen de ontwikkelde materialen een circuit repareren in "minder dan één milliseconde". Samen met wetenschapper en batterij-expert Khalil Amine van Argonne wil het team nu een prototype van zo'n batterij gaan ontwikkelen.

 

bron: Physorg