Door diamanten nanodeeltjes te mengen met lithium kan je batterijen maken die niet meer kortsluiten. Zo voorkom je in het extreemste geval exploderende batterijen, zonder dat de levensduur van de batterij eronder lijdt.
Tegenwoordig geldt de lithium-ionbatterij als dé standaard voor allerlei elektronica. Hij gaat relatief lang mee, levert veel energie en vereist geen exotische materialen. Toch is er de laatste tijd paniek rond deze batterij, omdat deze in uitzonderlijke gevallen kan exploderen of vlam vatten.
Stalagtieten
De kortsluiting ontstaat onder andere doordat er zogenoemde dendrieten ontstaan in de batterij. Dat zijn ophopingen van lithiumdeeltjes, een beetje zoals stalagtieten in een druipsteengrot. Soms boren die dendrieten door het scheidingswandje in de batterij, waardoor het positief geladen deel van de batterij in aanraking komt met het negatief geladen deel. Dat zorgt voor kortsluiting, met alle gevolgen van dien.
Batterijmakers proberen die dendrietopbouw zoveel mogelijk tegen te gaan. Dat doen ze onder andere door één van de twee elektroden van grafiet én lithium te maken. Dat werkt tegen dendrieten, maar vermindert de capaciteit van de batterij.
Glad oppervlak
Onderzoekers van de Amerikaanse Drexel University komen nu met een alternatief: diamanten nanodeeltjes. Deze deeltjes worden vaak gebruikt in de coatingindustrie, omdat ze ervoor zorgen dat andere metalen veel gladder op een oppervlak terecht komen. In een batterij blijken ze nuttig om de binnenkant helemaal glad te houden, waardoor dendrieten zich veel minder makkelijk hechten. Daardoor gaat de batterij langer mee zonder kans op kortsluiting.
Ondertussen beperkt het de capaciteit van de batterij veel minder dan een koolstoffen elektrode. Hoewel diamant in feite ook gewoon koolstof is, heeft het geen effect op de functionaliteit van een accu omdat de deeltjes heel klein zijn.
100 keer
Een eerste proef liet zien dat er na 100 keer op- en ontladen nog geen dendrietopbouw was. Dat is veelbelovend, hoewel ze nog veel meer moeten experimenteren voordat ze echt hard kunnen maken dat dit batterijen veiliger en duurzamer maakt.
Beeld: Microscoopopname van de lithium- en diamantdeeltjes in de batterij. Credit: Drexel University
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.