Nieuw type flowbatterij wellicht uitkomst voor elektrische voertuigen

Onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) hebben een bijzonder nieuw batterijontwerp gemaakt. Dit kan een lichtgewicht en goedkoop alternatief bieden voor bestaande batterijen in elektrische voertuigen en lokale energieopslag.

Een monster van 'Cambridge crude', een zwarte slijmerige substantie en de drijvende kracht achter een nieuw type batterij. Achter het flesje is een prototype van de semi-solid flowbatterij zichtbaar.

1/1

De nieuwe batterij is gebaseerd op de innovatieve ‘semi-solid flow cell' technologie. Hierbij wordt er een suspensie van vaste deeltjes in een vloeistof door het systeem gepompt. De actieve componenten van de batterij (de positieve en negatieve elektroden, ofwel anode en kathode) bestaan uit deeltjes in een vloeibaar elektroliet. Deze twee verschillende suspensies worden door systemen gepompt, die gescheiden zijn met een filter, zoals een dun poreus membraan.

Lege batterijen 'bijtanken'

Het unieke van deze opzet is dat het de opslag en doorgifte van energie van elkaar scheidt in twee aparte fysieke behuizingen. Bij een conventionele batterij zijn deze twee functies gecombineerd in één behuizing. Op deze manier kunnen batterijen veel efficiënter worden ontworpen. Nog een voordeel is dat zo'n systeem ‘bijgetankt' kan worden door de oude vloeistof af te pompen en nieuwe, geladen vloeistof in het systeem te tanken. De afgepompte vloeistof kan dan eventueel herladen worden op een ander moment.

Flowbatterijen

Flowbatterijen bestaan al enige tijd, maar gebruikten tot dusver vloeistoffen die per volume-eenheid relatief weinig energie konden opslaan. De semi-solid flowbatterijen die door MIT zijn ontwikkeld hebben geen last van deze tekortkoming. De energiedichtheid van de batterijen is een factor 10 hoger dan huidige flowbatterijen en goedkoper te produceren dan batterijen op basis van lithium ionen.

Hoge energiedichtheid

Doordat het materiaal zo'n hoge energiedichtheid heeft hoeft het ook niet snel rondgepompt te worden. "Het materiaal stroomt als een soort slijm", aldus professor Yet-Ming Chiang van MIT. Het slijmerige materiaal wordt door de wetenschappers ‘Cambridge crude' genoemd.
Op kleine schaal kan deze techniek, mits voldoende doorontwikkeld, toegepast worden in elektrische voertuigen. Maar de batterij kan ook kostenefficiënt in veel grotere afmetingen geproduceerd worden. Hiermee kunnen veel grotere energie-opslagpunten gerealiseerd worden.

Doorontwikkeling

De uitdaging zal nu zijn om een praktische commerciële versie van deze batterij te maken met betere kathode en anode materialen en elektrolieten. Een werkend systeem dat de concurrentie aankan met de nu gangbare batterijen is nog enkele jaren van ons verwijderd. Het MIT team is in ieder geval van plan om dit doel voor september 2013 te hebben verwezenlijkt.

bron: PhysOrg.com