Li-ionaccu eindelijk goed begrepen

Volgens Wagemaker was het bij de optimalisatie van Li-ion-accu's tot dusverre een groot probleem dat er nog maar weinig inzicht was in de processen binnen de accu's, en met name in het gedrag van de lithium-ionen: "Het probleem was altijd dat lithium-ionen met conventionele technieken niet goed in beeld zijn te brengen. Er was dus relatief weinig kennis over welke factoren er nu precies een rol spelen rond het laden en ontladen van de batterijen, en hoe je dat proces eventueel sneller en efficiënter zou kunnen maken. Wij denken daar nu verandering in te hebben gebracht door als eersten bij een gewone batterij Neutron Depth Profiling (NDP) toe te passen om de ionen(bewegingen) in kaart te brengen."

Wagemaker gebruikte voor het zichtbaar maken van de ionen neutronen uit de Delftse onderzoeksreactor. "Als een afschoten neutron opgevangen wordt door een Li-ion, splitst dit in een tritiumkern en een heliumkern. Die twee deeltjes kunnen we vervolgens detecteren waaruit we kunnen afleiden hoe de Li-ionen zich bewegen in de batterij. Dit geeft unieke inzichten in hoe Li-ionen bewegen in de batterij onder realistische (laad)omstandigheden. We waren vooral geïnteresseerd in de interne weerstand in de batterij, die bepaalt hoe langzaam en efficiënt het opladen en ontladen verloopt."

Afhankelijk van de laadsnelheid, bleken verschillende processen in de accu bepalend voor de interne weerstand, die de efficiëntie van de accu beperkt. Wagemaker vond daarbij drie manieren om die interne weerstand positief te beïnvloeden en de accu dus efficiënter te maken:

• het aanpassen van de deeltjesgrootte van de elektrode,
• het aanpassen van het Li-ion geleidingsvermogen van de elektrode
• hete aanpassen van de elektronische geleidbaarheid van de elektrode