Met grafeen en koolstofnanobuisjes kun je een Edisonbatterij ultrasnel op- en ontlaadbaar maken. Bij uitstek geschikt om elektrische auto’s wat meer pit te geven, claimen Stanford-onderzoekers Haijiang Wang en Hongjie Dai in Nature Communications.

Het zou een tweede leven kunnen betekenen voor een batterijtechnologie die 111 jaar geleden door Thomas Alva Edison persoonlijk op de markt is gezet, maar die in de jaren 70 de concurrentie met loodaccu’s en nikkelcadmiumbatterijen definitief verloor.

Je hebt het dan over een nikkel-ijzerbatterij. De kathode bestaat uit nikkel(III)oxide-hydroxide (NiOOH) dat bij ontladen overgaat in Ni(OH)₂. De anode is van ijzer dat overgaat in Fe(OH)₂. Als elektrolyt dient kaliumhydroxide.

In zijn oervorm gaat de Edisonbatterij lang mee maar reageert hij ook tamelijk traag; Edison ontwikkelde hem in de eerste plaats voor de elektrische auto’s uit zijn tijd, die vooral in de markt werden gezet als gezapig stadsvervoermiddel voor dames.

Op Stanford hebben ze nu bedacht dat je de uitwisseling van elektronen flink kunt versnellen door de nikkelhydroxidekristallen te kweken op meerwandige koolstofnanobuisjes en het ijzer op grafeen. Als elektrolyt dient nog steeds kaliumhydroxide.

Waarom ze twee verschillende vormen van koolstof gebruiken is uit het verhaal niet op te maken, wel dat het een Edisonbatterij oplevert die zich een factor 1000 sneller laat laden en ontlwden dan normaal. Laden kost 2 minuten, in 30 seconden is hij weer leeg.

Dat opent de mogelijkheid om zo’n batterij als ‘booster’ bij het optrekken te gebruiken, of voor het snel opslaan van heel veel remenergie. Als hoofdbatterij in een elektrische auto is hij overigens minder geschikt, omdat de energiedichtheid (dus de opslagcapaciteit per kilo) duidelijk lager is dan die van lithium-ionbatterijen.

Ook de levensduur behoeft nog enige verbetering. Na 800 cycli is de laadcapaciteit 20 procent lager. Een Li-ionbatterij is wat dat betreft geen haar beter, maar die is dan ook niet bedoeld om snel én vaak te worden opgeladen.

bron: Stanford