211service.com
Oud batterijtype krijgt een energieboost
Bijna elke autofabrikant die geïnteresseerd is in het produceren van elektrische auto's, gokt op verbeteringen aan lithium-ionbatterijen om de auto's goedkoper te maken en hun actieradius te vergroten.
Maar wetenschappers van BASF onderzoeken de mogelijkheden van een ouder type batterij, nikkel-metaalhydride, dat nu in hybrides wordt gebruikt. Ze hebben onlangs de hoeveelheid energie die deze batterijen kunnen opslaan verdubbeld, waardoor ze vergelijkbaar zijn met lithium-ionbatterijen. En ze hebben een plan om ze nog veel meer te verbeteren, waardoor de energieopslag mogelijk nog eens acht keer groter wordt.
De BASF-onderzoekers streven naar batterijen die $ 146 per kilowattuur kosten, ongeveer de helft van de goedkoopste lithium-ionbatterijen voor elektrische auto's.
Lithium-ionbatterijen hebben in veel toepassingen de voorkeur omdat ze lichter en compacter zijn - daarom hebben ze nikkel-metaalhydridebatterijen in de meeste draagbare elektronica vervangen.
Maar nikkel-metaalhydridebatterijen hebben een aantal belangrijke voordelen in auto's, en daarom worden ze al tientallen jaren in hybrides gebruikt. Ze zijn duurzaam en inherent veiliger dan lithium-ionbatterijen, deels omdat ze geen ontvlambare vloeistoffen gebruiken, zoals lithium-ionbatterijen - ze vatten geen vlam als ze oververhit raken of overladen zijn, dus hun koelsystemen en elektronische bedieningselementen zijn veel eenvoudiger. Op basis van gegevens van de industriegroep U.S. Advanced Battery Consortium kunnen veiligheidssystemen de kosten van een lithium-ionbatterijpakket met ongeveer 25 procent verhogen en hun gewicht met 50 procent verhogen.
Naast deze inherente voordelen voegden de BASF-wetenschappers verbeteringen toe aan de op nikkel gebaseerde materialen die in de batterijen worden gebruikt. Door de microstructuur te veranderen, werden ze duurzamer, wat op zijn beurt veranderingen in het celontwerp mogelijk maakte die aanzienlijk gewicht bespaarden, waardoor een opslag van 140 wattuur per kilogram mogelijk werd.
Lithium-ionbatterijcellen kunnen veel meer opslaan: in sommige gevallen 230 wattuur per kilogram. Maar als je rekening houdt met het extra gewicht van de veiligheidssystemen en het feit dat een groot deel van de energie in reserve wordt gehouden om slijtage te verminderen en ervoor te zorgen dat de energieopslagcapaciteit na verloop van tijd vervaagt, kan dat voordeel verdwijnen.
Uit een recente analyse bleek dat de totale bruikbare hoeveelheid energieopslag in lithium-ionbatterijen voor elektrische auto's tussen 60 en 120 wattuur per kilogram ligt. Onderzoekers moeten nog testen of de cellen van BASF net zo lang meegaan als conventionele nikkel-metaalhydridebatterijen.
De volgende stap voor BASF is om meer radicale veranderingen aan te brengen in nikkel-metaalhydridebatterijen, waarbij de materialen die nu worden gebruikt worden vervangen door batterijen die meer energie kunnen opslaan en hogere spanningen kunnen weerstaan.