Lithium-ion-accu’s presteren beter als de elektroden van grafeen een beetje atomair waterstof bevatten, schrijven onderzoekers in Nature Scientific Reports. En dat komt goed uit, want als je grafeen via de wet chemistry benadering produceert, bevat het van nature waterstof.

Het atomair waterstof is aanwezig in het grafeen als vervuiling, maar de effecten op lithium-ion-accu’s waren tot nu toe onduidelijk.

Met behulp van 3D nanoschuim van grafeen hebben de onderzoekers van het Lawrence Livermore National Laboratory experimenten en modelberekeningen gedaan. Nanoschuim is gekozen omdat dit een breed scala aan potentiele toepassingen heeft zoals waterstofopslag, supercondensatoren en dus ook lithium-ion-accu’s.

Morris Wang en zijn team maakten diverse varianten van het nanoschuim met elk andere eigenschappen. Deze werden verkregen door elke keer carbonisatie uit te voeren bij andere temperatuur en een andere concentratie waterstofgas.

Via zowel elektrochemische experimenten als modelberekeningen heeft men de prestaties van dit nanoschuim getest.

Volgens de onderzoekers heeft het waterstof in het grafeen een positief effect op het transport van lithium-ionen. Het zorgt voor defecten in het grafeen en verlaagt de energetische barrière voor het lithium-ion om in het grafeen te dringen. Dit is een effect dat bij alle varianten van het nanoschuim optreedt.

Vragen zijn er ook nog, zoals het vinden van een optimum in het aantal defecten en maximale energiedichtheid voor in lithium-ion-accu’s. Commerciële toepassingen zijn mogelijk doordat grafeen via de wet chemistry methode ook op grote schaal geproduceerd kan worden.

Bron: Lawrence Livermore National Laboratory